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

Bu araştırma Eğitim, Bilim ve Teknoloji (NRF-2013R1A1A2012159 ve NRF-2013R1A1A2007561), Konkuk Üniversitesi Bakanlığı tarafından finanse Kore Ulusal Araştırma Vakfı (UÇK) ve Kimya Mühendisliği ve MCubed Bölümü ile Temel Bilimler Araştırma Programı tarafından desteklenen Michigan Üniversitesi&#39;nde programı.

1. Tüm hücre Biocatalysts Hazırlık Not: Rekombinant E. pET28a- SpNox 31 ya da pET28a- HjLAD 28 barındıran E. coli hücreleri, bundan sonra, E. olarak adlandırılır E. coli SpNox E. E. coli HjLAD sırasıyla. <ol><li> E. tek bir koloni İnokülasyon 37 o C, 250 rpm&#39;de coli Luria-Bertani (LB), kanamisin (50 ug / ml) ile takviye edilmiş ortam 3 ml HjLAD</sub...

Son teknolojik gelişmeler biyoteknoloji sektöründe piyasa değeri kademeli artışa neden rekombinant Biotherapeutics ticarileştirilmesi bir dalgalanma sağlamıştır. Böyle bir gelişme ölçeklenebilir endüstriyel sistemlerin 38 kurulmasında büyük söz göstermiştir rekombinant mikroorganizmalar metabolik mühendislik, gelişi olduğunu. Çoğu usul olduğu gibi, genetik olarak mikroplar tarafından üretilen rekombinant biyomoleküllerin başarılı bir şekilde pazarlanmasını sistemi 39<...

3 - mikroorganizmalar kullanılarak indirgeyici tam hücreli biyotransformasyon ticari ve terapötik önemli biyomoleküllerin 1 kemo-enzimatik sentezi için yaygın bir yöntem haline gelmiştir. 7 - Bu izole edilmiş enzimlerin kullanımı üzerinde birçok avantajı, özellikle maliyet-yoğun aşağı arıtma süreçlerinin ortadan kaldırılması ve uzun ömürlü 4 gösteri sunuyor. Kofaktörler ürünün oluşumu için gerekli olan biyokatalitik yollar için, bütün-hücre sistemleri pahalı olmayan, elektron-verici ko-substrat 5,8,9 eklenerek in situ kofaktör rejenerasyonunda sağlama potansiyeli vardır. 13 - Ancak, bu kapasite nadir veya pahalı ko-yüzeylerde 10 stokiyometrik konsantrasyon gerektiren reaksiyonlar için azalır. Birlikte bütün hücrelerin zayıf yeniden kullanılabilirliği ile, bu bir ölçeklenebilir ve sürekli süreden kurulmasını engellemektedirction sistemi. Bu eş çarpana-bağımlı Biyotransformasyon bütün hücre sistemlerine Stratejik modifikasyonlar bahsedilen sınırlamalarını aşmak için gereklidir. Spesifik olarak, işbirliği içinde çalışır bütün hücre biyokatalizörlerin kombinasyonu belirgin barındıran enzimler 14 verimlilik ve stabilitesini arttırmak için gösterilmiştir. Genellikle ticari olarak ürünlerin büyük ölçekli üretimi sağlayarak için kritik olan bu faktörler, CO-hareketsizleştirici biyokatalitik mikroplar 15 ile daha da optimize edilebilir. Biz son zamanlarda L-ksiluloz üretimi 16 kofaktör rejenerasyonu ve biocatalyst immobilizasyon hem sağlayan basit ve yeniden tam hücreli biyokatalitik sistemi geliştirdik. Bu çalışmada, bu sistem geliştirilmiş biyotransformasyon üretim verimi ve biocatalyst yeniden kullanılabilirliği için bu iki strateji uygulayarak deneysel prosedürleri göstermek için bir örnek olarak kullanılmıştır. L-ksilüloz bir cla aittirBiyolojik yararlı moleküllerin ss nadir şekerler atadı. Nadir şekerler doğada çok nadir meydana gelen eşsiz monosakkaritler veya şeker türevleri, ancak biyoaktif molekülleri 17,18 tanıma elemanları olarak önemli rol oynarlar. Onlar tatlandırıcılar, fonksiyonel gıdalar potansiyel terapötik 19 arasında değişen çeşitli uygulamalar var. L-ksiluloz birden α-glukozidaz potansiyel bir önleyicisi olarak kullanılabilir ve aynı zamanda, hepatit ve karaciğer sirozu 17,20 bir göstergesi olarak kullanılabilir. Bütün hücre sistemlerinde, L-ksiluloza ksilitol Yüksek verimlilik dönüşüm Pantoea daha önce bildirilmiştir 21,22, Alcaligenes SP ananatis. 701B 23 Bacillus pallidus Y25 24,25 ve Escherichia coli 26. E. E. coli, bununla birlikte, bunun nedeni daha yüksek 1 den bir başlangıç ​​ksilitol konsantrasyonu potansiyel inhibitör etkileri, düşük (&lt;67 mM) ksilitol konsantrasyonları 26 ile sadece elde edildiKsilitol-4-dehidrogenaz aktivitesinin 21,26 00 mM. Ksiluloz ve ksilitol arasında termodinamik denge güçlü ksilitol 25,27 oluşumunu teşvik ettiği gösterilmiştir. Buna ek olarak, ksiluloz verimi in situ kofaktör rejenerasyon sisteminde yokluğunda tedarik gereken pahalı kofaktör miktarı ile sınırlıdır. Birlikte, bu faktörler L-ksiluloz biyosentezi için sürdürülebilir sistemlere ölçekleme potansiyelini sınırlar. Bu sınırlamaları aşmak ve L-ksiluloz biyotransformasyon verimi artırmak için, kofaktör yenilenme stratejisi birleştiğinde tüm hücre biyokatalitik sistemi kurarak ilk istihdam edildi. Spesifik olarak, L-Arabinitol 4-dehidrojenaz Hypocrea jecorina den (EC 1.1.1.12) (HjLAD), mantar, L-arabinoz katabolik yolunda bir enzim, L-ksiluloz 28,29 içine L-arabinitolden dönüşümünü katalize etmek için seçildi . Birçok biyosentetik enzimlerin gibi, büyük bir limitatioHjLAD n bu dönüşümü gerçekleştirmek için pahalı nikotinamid adenin dinükleotid kofaktör (NAD + NADH oksitlenmiş biçimi) stoikiometrik bir miktarda gerektirmesidir. Streptococcus pyogenes (SpNox) bulunan NADH oksidaz yüksek eş çarpana-yenilenmesi etkinliğini 30,31 göstermek için gösterilmiştir. SpNox, E. bu niteliğin yararlanan L-ksiluloz üretimi için HjLAD ifade coli hücreleri E. ile birlikte, NAD + rejenerasyonu için SpNox ifade coli hücreleri Şekil 1A&#39;da gösterilen bağlanmış reaksiyon ile gösterilen L-ksiluloz üretimi artırmak için. Optimal koşullar ve 150 mM L-arabinitolden bir başlangıç ​​konsantrasyonu kullanılarak altında, maksimum L-ksiluloz verimi çok daha verimli literatürde daha bu sistemin hale% 96 olmuştur. Bütün hücre immobilizasyon stratejisi daha da birleştiğinde biocatalyt tekrar kullanılabilirliği arttırmak için bir sonraki istihdam edildiic sistemi. Bütün hücre hareketsizleştirme için yaygın olarak kullanılan yöntemler, katı matrisler, polimer ağları 32 çapraz bağlanma / sıkışması ve kapsülleme bağlantı adsorpsiyon / kovalent bulunmaktadır. Bu yaklaşımlar arasında, hücre immobilizasyon için en uygun yöntem kalsiyum aljinat boncuk kapsülleme olduğunu. Onların hafif jelleşme özellikleri, atıl sulu matris ve yüksek gözeneklilik kapsüllü biyolojik 33 fizyolojik özelliklerini ve işlevselliğini korumak yardımcı olur. Bu nedenle, bağlanan bir biyokatalizör sistemi E. her ikisini de içeren HjLAD ya SpNox barındıran E. coli hücreleri, 7 döngüsünden sonra birinci aşama dönüşüm verimi% 65 muhafaza .bir hareketsizleştirilmiş bir biyokatalizör sistemi iyi çalışma kararlılık göstermiştir, L-ksiluloz üretiminin çok döngüleri sağlamak için kalsiyum aljinat taneleri (Şekil 2) hareketsizleştirildi ardışık tekrar kullanımı, ücretsiz hücre sistemi neredeyse tamamen katalitik aktivite kaybetti.

<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

Biz son zamanlarda gelişmiş üretim verimi ve sürekli sentezi için kofaktör rejenerasyonu ve biocatalyst immobilizasyon yeteneği ile, basit yeniden kullanılabilir ve birleştirilmiş tüm hücre biyokatalitik sistemi geliştirdik. Açıklanan bu belge, E. iki oluşan bu tür bir sistemin geliştirilmesi için deneysel prosedür işlevsel tamamlayıcı enzimleri ifade coli suşları. Birlikte, bu iki enzim Biyoreaksiyon ürün verimini artırmak için pahalı yardımcı faktörler rejenerasyonunu aracılık etmek için işbirliği içinde işlev görebilir. Buna ek olarak, kalsiyum aljinat taneleri içinde bütün hücrelerin kapsüllenmesi ile bağlanmış biyokatalitik sisteminin bir hareketsiz hale getirilerek sentezlenmesi için bir yöntem rapor edilmiştir. Bir örnek olarak, E. bağlanması ile L-arabinitolden L-ksiluloz geliştirilmiş biyosentezi bu enzimler, L-arabinitolden dehidrojenaz ve NADH oksidaz ifade coli hücreleri. uygun koşullar altında ve 150 arasında bir başlangıç ​​konsantrasyonu kullanılarakmM L-arabinitolden, maksimal L-ksiluloz verim literatürde daha yüksek olduğu% 96 ulaştı. ücretsiz cep sistemi neredeyse tamamen katalitik aktivite kaybetti birleştiğinde tüm hücre biyokatalizi hareketsiz formu, ardışık yeniden kullanım 7 döngüsünden sonra ilk döngüsünde elde edilen verim% 65 koruyarak iyi operasyonel kararlılık göstermiştir. Bu nedenle, burada bildirilen yöntemler L-iksuloz sanayi üretimi yanı sıra, genel olarak kofaktör kullanımını gerektiren diğer katma değerli bileşikler iyileştirilmesine yardımcı olabilir iki strateji sağlar.

Kofaktör yeniden oluşmasını sağlar, L-ksiluloz sentezi E. ihtiva eden bir bağlanmış bütün hücre biyokatalitik sistemde gerçekleştirildiği E. coli HjLAD E. E. coli SpNox hücreleri. Çeşitli parametrelerin optimizasyonu sonra, bu sistemin yeniden kullanılabilirliği kalsiyum aljinat taneleri (Şekil 2) bunu hareketsiz arttırılmıştır. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-...

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

örnek olarak L-iksuloz üretimini kullanarak kofaktör rejenerasyonu ve geliştirilmiş yeniden kullanılabilirliği eş hareketsiz tam hücre Biyokatalizörler için protokol sundu. Kofaktör yenilenmesi işlevsel tamamlayıcı enzimleri ifade eden iki Escherichia coli suşları birleştirilmesi ile elde edilir; Bütün hücre gibi bir biyokatalizör hareketsizleştirme kalsiyum aljinat taneleri hücre kapsülleme ile elde edilir.

Kofaktör Yenilenme ve Geliştirilmiş kullanırlılık için Aljinat Boncuk Multi-biyokatalizi immobilizasyonu

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

Kütle spektrometresi ile In-jel Geliştirilmiş İndirgemeli β-Eleme Kapsamlı O-bağlı ve için Sulfo-Glikomik

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

Konkav-gözenek PDMS Boncuk mikro-Fabrikasyon

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

Cu geliştirilmiş Heterojonksiyonlar Kalite<sub&gt; 2</sub&gt; Depolar Atmosfer Basıncı Mekansal Atom Katman Optimizasyonu ile Güneş Pilleri O tabanlı<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; Mg<sub&gt; X</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

Protein Bioconjugatlar sentezi<em&gt; yoluyla</em&gt; Sistein-maleimid Kimya

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

Geliştirilmiş nem direnci için Metal organik çerçeveler yüzey Functionalization

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

Nanodiamonds ve gümüş nano tanecikleri onun azaltılması biyo-ilham Polydopamine yüzey modifikasyonu

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

Poly(pentafluorophenyl acrylate) Functionalized SiO2 boncuk hazırlanması için Protein Saflaştırma

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 

Akış sitometrisinde kompanzasyon kontrolleri olarak kullanılmak üzere porfirin modifiye edilmiş boncuklar

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 

Amin İşlevselleştirilmiş Polistiren Boncukların TCPP Çözümü ile Birleştirilmesi