Name: immobilization of multi-biocatalysts in alginate beads for cofactor regeneration and improved reusability
Uploaded: 2016-04-22T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Immobilization of Multi-biocatalysts in Alginate Beads for Cofactor Regeneration and Improved Reusability at JoVE.com

وأيد هذا البحث من قبل برنامج أبحاث العلوم الأساسية من خلال المؤسسة الوطنية للبحوث كوريا (جبهة الخلاص الوطني) بتمويل من وزارة التربية والتعليم والعلوم والتكنولوجيا (جبهة الخلاص الوطني، 2013R1A1A2012159 وجبهة الخلاص الوطني، 2013R1A1A2007561)، جامعة كونكوك، وقسم الهندسة الكيميائية وMCubed برنامج في جامعة ميشيغان.

1. كامل الخلية البيولوجية الحفازة التحضير ملاحظة: المؤتلف E. خلايا القولونية إيواء pET28a- SpNox 31 أو pET28a- HjLAD 28 والمشار إليها فيما E. القولونية E. SpNox و القولونية HjLAD، على التوالي. <ol style=";...

وقد مكنت التطورات التكنولوجية الأخيرة طفرة في تسويق biotherapeutics المؤتلف، مما أدى إلى ارتفاع تدريجي في قيمتها السوقية في صناعة التكنولوجيا الحيوية. واحدة هذا التطور هو ظهور الهندسة الأيضية في الكائنات الحية الدقيقة المؤتلف، التي أظهرت وعدا كبيرا في تأسيس النظم الصناعي...

أصبح التخفيض خلية كاملة أحيائي باستخدام الكائنات الدقيقة طريقة على نطاق واسع لتركيب الكيماوي الأنزيمية من الجزيئات الحيوية الهامة تجاريا وعلاجيا 1-3. وهو يقدم العديد من المزايا على استخدام الإنزيمات المعزولة، وخاصة القضاء على عمليات تنقية المصب مكثفة من حيث التكلفة ومظاهرة من العمر الممتد 4-7. لمسارات biocatalytic حيث يطلب من العوامل المساعدة لتشكيل المنتجات والنظم خلية كاملة لديها القدرة على توفير في الموقع العامل المساعد تجديد عن طريق إضافة غير مكلفة-التبرع الإلكترون المشارك ركائز 5،8،9. ومع ذلك، تتقلص هذه القدرة على ردود الفعل التي تتطلب تركيز متكافئة النادرة أو باهظة الثمن المشارك ركائز 10-13. جنبا إلى جنب مع إعادة استخدام الفقيرة من الخلايا الكاملة، وهذا يعوق إنشاء الم Ù تحجيم ومستمرنظام ction. مطلوبة التعديلات الاستراتيجية لنظم خلية كاملة لهذه التحولات الحيوية التي تعتمد على العامل المساعد للتغلب على القيود المذكورة أعلاه. على وجه التحديد، وقد ثبت أن الجمع بين البيولوجية الحفازة خلية كاملة تعمل بشكل تعاوني ليعزز إلى حد كبير الإنتاجية وثبات إنزيمات آوى 14. هذه العوامل، التي غالبا ما تكون حاسمة لتمكين الإنتاج على نطاق واسع من المنتجات مجدية تجاريا، يمكن زيادة الأمثل كل شل حركة المشارك الميكروبات biocatalytic 15. لقد وضعت مؤخرا خلية كاملة نظام biocatalytic بسيطة وقابلة لإعادة الاستخدام التي تسمح لكل تجديد العامل المساعد والشلل المتحفز الحيوي لل-L زايلولوز إنتاج 16. في هذه الدراسة، تم استخدام هذا النظام كمثال لتوضيح الإجراءات التجريبية من تطبيق هذه الاستراتيجيات اثنين لتحسين العائد إنتاج أحيائي وإعادة استخدام المتحفز الحيوي. L-زايلولوز ينتمي إلى القانون المدنيSS من الجزيئات المفيدة بيولوجيا يدعى السكريات نادرة. السكريات الأحادية هي نادرة فريدة من نوعها أو مشتقات السكر الذي يحدث نادرا جدا في الطبيعة، ولكن تلعب أدوارا حاسمة كعناصر الاعتراف في الجزيئات النشطة بيولوجيا 17،18. لديهم مجموعة متنوعة من التطبيقات بدءا من المحليات، والأغذية الوظيفية إلى العلاجات المحتملة 19. L-زايلولوز يمكن استخدامها كمانع المحتمل لعدة α-غلوكوسيديزات، ويمكن أيضا أن تستخدم كمؤشر على التهاب الكبد أو الكبد تليف الكبد 17،20. تم الإبلاغ عن تحويل كفاءة عالية من إكسيليتول إلى L-زايلولوز في أنظمة خلية كاملة سابقا في Pantoea ananatis 21،22، المقلونة ليرة سورية. 701B 23، عصيات الشاحبة Y25 24،25 والقولونية 26. في E. القولونية، ومع ذلك، لم يتحقق إلا باستخدام منخفضة (&lt;67 مم) تركيزات إكسيليتول 26 بسبب الآثار المثبطة المحتملة لتركيز إكسيليتول الأولي أعلى من 100 ملم على النشاط إكسيليتول-4-نازعة 21،26. وقد تبين التوازن الحرارية بين زايلولوز وإكسيليتول لصالح بشدة تشكيل إكسيليتول 25،27. بالإضافة إلى ذلك، العائد زايلولوز محدودة بمقدار العوامل المساعدة باهظة الثمن التي لا بد من توفيرها في ظل عدم وجود نظام في الموقع العامل المساعد تجديد. معا، هذه العوامل تحد من إمكانية التوسع في نظم مستدامة لالحيوي-L زايلولوز. للتغلب على هذه القيود وتحسين العائد أحيائي-L زايلولوز، كان يعمل استراتيجية تجديد العامل المساعد أول من وضع نظام biocatalytic خلية كاملة إلى جانب. على وجه التحديد، L-Arabinitol 4 نازعة (EC 1.1.1.12) من فطر المستلحمة jecorina (HjLAD)، وهو الانزيم في مسار-L الارابينوز تقويضي من الفطريات تم اختيار، لتحفيز تحويل L-arabinitol إلى L-زايلولوز 28،29 . مثل العديد من الإنزيمات السكروز، وهو limitatio كبيرن من HjLAD هو أنه يتطلب كمية متكافئة من تكلفة نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد العامل المساعد (NAD +، وشكل المؤكسد من NADH) لتنفيذ هذا التحويل. وقد تبين NADH أوكسيديز وجدت في العقدية المقيحة (SpNox) لعرض النشاط المرتفع العامل المساعد-تجديد 30،31. الاستفادة من هذه السمة من SpNox، E. اقترنت خلايا القولونية التعبير عن HjLAD لإنتاج L-زايلولوز مع E. خلايا القولونية التعبير عن SpNox للتجديد من NAD + إلى زيادة إنتاج-L زايلولوز يصور رد فعل يقترن هو مبين في الشكل 1A. تحت الظروف المثلى وباستخدام تركيز الأولي من 150 ملي L-arabinitol، بلغ الأقصى-L زايلولوز العائد 96٪، مما يجعل هذا النظام أكثر كفاءة بكثير من تلك التي ذكرت في الأدب. كان يعمل استراتيجية تجميد خلية كاملة بجانب زيادة تعزيز إعادة استخدام من جانب biocatalytنظام جيم. وتشمل الأساليب المستخدمة عادة لتجميد كامل الخلية الامتزاز / التساهمية ربط المصفوفات الصلبة، عبر ربط / انحباس والتغليف في شبكات البوليمرية (32). ومن بين هذه الأساليب، الأسلوب الأكثر مناسبة لتجميد الخلية التغليف في حبات الجينات الكالسيوم. خصائصها دبق خفيفة، مصفوفة المائية الخاملة والمسامية العالية تساعد في الحفاظ على الخصائص الفسيولوجية وظائف البيولوجية مغلفة 33. ولذلك، فإن نظام المتحفز الحيوي إلى جانب تحتوي على كل من E. وقد ثبتوا الخلايا القولونية إيواء HjLAD أو SpNox في حبات الجينات الكالسيوم لتمكين دورات متعددة من الإنتاج L زايلولوز (الشكل 2). وأظهر نظام المتحفز الحيوي يجمد الاستقرار التشغيلي الجيد، والحفاظ على 65٪ من العائد تحويل الدورة الأولى بعد 7 دورات إعادة استخدامها على التوالي، في حين أن النظام الخليوي حرة فقدت تماما تقريبا النشاط التحفيزي.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="801">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">LB broth&#160;</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">L3022-6X1KG</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Kanamycin</td>
			<td style="width:200px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">BP906-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Isopropyl &#946;-D-thiogalactopyranoside (IPTG)</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">I6758-10G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Tris base</td>
			<td style="width:200px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">BP1521</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">B-Nicotinamide adenine dinucleotide hydrate</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">N7004-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">L-Arabinitol</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">A3506-10G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">L-Cysteine</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">168149</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Sulfuric acid</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">320501-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Carbazole</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">C5132</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Ethanol&#160;</td>
			<td style="width:200px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">BP2818-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Sodium alginate</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">W201502</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Calcium chloride dihydrate</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">223506-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Excella E24 shaker incubator</td>
			<td style="width:200px;">New Brunswick Scientific</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Cary 60 UV-Vis Spectrophotometer</td>
			<td style="width:200px;">Agilent Technologies</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Centrifuge 5810R</td>
			<td style="width:200px;">Eppendrof</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Beakers</td>
			<td style="width:200px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Syringe</td>
			<td style="width:200px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Needle</td>
			<td style="width:200px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:315px;">Pioneer Analytical and Precision Weighing Balance</td>
			<td style="width:200px;">Ohaus</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

immobilization of multi-biocatalysts in alginate beads for cofactor regeneration and improved reusability

لقد وضعت مؤخرا نظام biocatalytic خلية كاملة بسيطة، قابلة لإعادة الاستخدام وإلى جانب القدرة على تجديد العامل المساعد والشلل المتحفز الحيوي لتحسين العائد إنتاج وتركيب المستدام. طيه وصفها هو الإجراء التجريبي لتطوير مثل هذا النظام تتكون من اثنين من E. سلالات كولاي التي تعبر عن الإنزيمات التكميلية وظيفيا. معا، ويمكن لهذه الانزيمات اثنين تعمل بصورة تعاونية للتوسط في تجديد العوامل المساعدة مكلفة لتحسين المحصول المنتج من bioreaction. وبالإضافة إلى ذلك، تم الإبلاغ عن طريقة تجميع شكل يجمد النظام biocatalytic مقرونة تغليف الخلايا بأكملها في حبات الجينات الكالسيوم. وكمثال على ذلك، نقدم الحيوي محسنة من L-زايلولوز من L-arabinitol بواسطة اقتران E. خلايا القولونية التعبير عن الانزيمات L-arabinitol نازعة أو أوكسيديز NADH. تحت الظروف المثلى وباستخدام تركيز الأولي من 150ملي L-arabinitol، بلغ الأقصى-L زايلولوز العائد 96٪، وهي نسبة أعلى من تلك التي ذكرت في الأدبيات. أظهر شكل يجمد لالبيولوجية الحفازة خلية كاملة إلى جانب الاستقرار التشغيلي الجيد، والحفاظ على 65٪ من المحصول تم الحصول عليها في الدورة الأولى بعد 7 دورات إعادة استخدامها على التوالي، في حين أن النظام الخليوي حرة فقدت تماما تقريبا النشاط التحفيزي. ولذلك، فإن وسائل ذكرت هنا توفر اثنين من الاستراتيجيات التي يمكن أن تساعد على تحسين الإنتاج الصناعي من L-زايلولوز، فضلا عن غيرها من المركبات ذات القيمة المضافة التي تتطلب استخدام العوامل المساعدة بشكل عام.

لتمكين تجديد العامل المساعد، وجرى تركيب-L زايلولوز في نظام biocatalytic خلية كاملة إلى جانب تحتوي على E. القولونية E. HjLAD و خلايا القولونية SpNox. بعد الأمثل لمختلف المعلمات، وتحسين إعادة استخدام هذا النظام عن طريق شل حركة ?...

Watch this Scientific Journal Video about Immobilization of Multi-biocatalysts in Alginate Beads for Cofactor Regeneration and Improved Reusability at JoVE.com

Immobilization of Multi-biocatalysts in Alginate Beads for Cofactor Regeneration and Improved Reusability

قدم هو بروتوكول شارك مستوقف البيولوجية الحفازة خلية كاملة لتجديد العامل المساعد وتحسين إعادة استخدام، وذلك باستخدام إنتاج L-زايلولوز كمثال على ذلك. ويتحقق تجديد العامل المساعد من قبل اقتران سلالتين القولونية التعبير عن الانزيمات التكميلية وظيفيا. حقق المتحفز الحيوي تجميد كامل الخلية التي كتبها تغليف الخلايا في حبات الجينات الكالسيوم.

تجميد البيولوجية الحفازة متعدد في الخرز الجيني للالعامل المساعد تجديد وتحسين إعادة استخدام

We have recently developed a simple, reusable and coupled whole-cell biocatalytic system with the capability of cofactor regeneration and biocatalyst ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Improved In-gel Reductive &#946;-Elimination for Comprehensive O-linked and Sulfo-glycomics by Mass Spectrometry

Improved In-gel Reductive ÃƒÅ½Ã‚Â²-Elimination for Comprehensive O-linked and Sulfo-glycomics by Mass Spectrometry

تحسن في جل β-القضاء الشامل للO-ربط وسلفو-glycomics الاختزالية التي كتبها الطيف الكتلي

Separation of proteins by SDS-PAGE followed by in-gel proteolytic digestion of resolved protein bands has produced high-resolution proteomic analysis of ...

Microbubble Fabrication of Concave-porosity PDMS Beads

تصنيع Microbubble من الخرز PDMS مقعرة المسامية

Microbubble fabrication (by use of a fine emulsion) provides a means of increasing the surface-area-to-volume (SAV) ratio of polymer materials, which is ...

Improved Heterojunction Quality in Cu2O-based Solar Cells Through the Optimization of Atmospheric Pressure Spatial Atomic Layer Deposited Zn1-xMgxO

Improved Heterojunction Quality in Cu2O-based Solar Cells Through the Optimization of Atmospheric Pressure Spatial Atomic Layer Deposited Zn1-xMgxO

تحسين الجودة متغاير في النحاس<sub&gt; 2</sub&gt; خلايا شمسية يا المستندة من خلال تعظيم الاستفادة من الضغط الجوي طبقة المكانية الذرية المودعة<br /&gt; الزنك<sub&gt; 1-س</sub&gt; المغنيسيوم<sub&gt; س</sub&gt; O

Atmospheric pressure spatial atomic layer deposition (AP-SALD) was used to deposit n-type ZnO and Zn1-xMgxO thin films onto p-type thermally oxidized Cu2O ...

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

تخليق البروتين Bioconjugates<em&gt; عبر</em&gt; سيستين-maleimide الكيمياء

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the ...

Surface Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Improved Moisture Resistance

الروغان السطحية من الأطر المعدنية العضوية لمقاومة الرطوبة محسنة

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. ...

Bio-inspired Polydopamine Surface Modification of Nanodiamonds and Its Reduction of Silver Nanoparticles

تعديل سطح بوليدوباميني المستوحاة من السيرة الذاتية نانودياموندس والحد منه من جسيمات فضة نانوية

Surface functionalization of nanodiamonds (NDs) is still challenging due to the diversity of functional groups on the ND surfaces. Here, we demonstrate a ...

Preparation of Poly(pentafluorophenyl acrylate) Functionalized SiO2 Beads for Protein Purification

Preparation of Polypentafluorophenyl acrylate Functionalized SiO2 Beads for Protein Purification

إعداد Poly(pentafluorophenyl acrylate) فونكتيوناليزيد SiO2 حبات "تنقية البروتين"

We demonstrate a simple method to prepare poly(pentafluorophenyl acrylate) (poly(PFPA)) grafted silica beads for antibody immobilization and subsequent ...

Trimethylamine Detection in Animal-Derived Medicine by Headspace GC-MS

An Improved Technique for Trimethylamine Detection in Animal-Derived Medicine by Headspace Gas Chromatography-Tandem Quadrupole Mass Spectrometry

An Improved Technique for Trimethylamine Detection in Animal-Derived Medicine by Headspace Gas Chromatography-Tandem Quadrupole Mass Spectrometry (Video) | JoVE 

Animal-derived medicines have distinctive characteristics and significant curative effects, but most of them have an obvious fishy odor, resulting in the ...

Porphyrin-Modified Beads in Flow Cytometry

Porphyrin-Modified Beads for Use as Compensation Controls in Flow Cytometry

Porphyrin-Modified Beads for Use as Compensation Controls in Flow Cytometry (Video) | JoVE 

حبات معدلة بالبورفيرين لاستخدامها كضوابط تعويض في قياس التدفق الخلوي

Flow cytometry can rapidly characterize and quantify diverse cell populations based on fluorescence measurements. The cells are first stained with one or ...

Combining Amine-Functionalized Polystyrene Beads with TCPP Solution

Combining Amine-Functionalized Polystyrene Beads with TCPP Solution (Video) | JoVE 

الجمع بين حبات البوليسترين الوظيفية بالأمين ومحلول TCPP