Biocatalytic cascade to polysaccharide amination
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Chitin, the main form of aminated polysaccharide in nature, is a biocompatible, polycationic, and antimicrobial biopolymer used extensively in industrial processes. Despite the abundance of chitin, applications thereof are hampered by difficulties in feedstock harvesting and limited structural versatility. To address these problems, we proposed a two-step cascade employing carbohydrate oxidoreductases and amine transaminases for plant polysaccharide aminations via one-pot reactions. Using a galactose oxidase from Fusarium graminearum for oxidation, this study compared the performance of CvATA (from Chromobacterium violaceum) and SpATA (from Silicibacter pomeroyi) on a range of oxidized carbohydrates with various structures and sizes. Using a rational enzyme engineering approach, four point mutations were introduced on the SpATA surface, and their effects on enzyme activity were evaluated. RESULTS: Herein, a quantitative colorimetric assay was developed to enable simple and accurate time-course measurement of the yield of transamination reactions. With higher operational stability, SpATA produced higher product yields in 36 h reactions despite its lower initial activity. Successful amination of oxidized galactomannan by SpATA was confirmed using a deuterium labeling method; higher aminated carbohydrate yields achieved with SpATA compared to CvATA were verified using HPLC and XPS. By balancing the oxidase and transaminase loadings, improved operating conditions were identified where the side product formation was largely suppressed without negatively impacting the product yield. SpATA mutants with multiple alanine substitutions besides E407A showed improved product yield. The E407A mutation reduced SpATA activity substantially, supporting its predicted role in maintaining the dimeric enzyme structure. CONCLUSIONS: Using oxidase-amine transaminase cascades, the study demonstrated a fully enzymatic route to polysaccharide amination. Although the activity of SpATA may be further improved via enzyme engineering, the low operational stability of characterized amine transaminases, as a result of low retention of PMP cofactors, was identified as a key factor limiting the yield of the designed cascade. To increase the process feasibility, future efforts to engineer improved SpATA variants should focus on improving the cofactor affinity, and thus the operational stability of the enzyme.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».