Design and Utilization of Chitinases with Low Hydrolytic Activities

Abstract

Enzymatic glycosylation reactions by combined use of activated donor substrates and deactivated enzymes have been reviewed. Glycosidase-catalyzed transglycosylation reaction of sugar oxazolines to various glycosyl acceptors have successfully been achieved for the formation of polyand oligo-saccharides such as chitin, glycosaminoglycans, and the core trisaccharide of N-linked oligosaccharide. These reactions proceeded efficiently using appropriate glycosidases under basic conditions, where the enzymes showed lower hydrolytic activity toward their natural substrates. In order to realize the transglycosylation reactions under neutral conditions, several mutants chitinaseA1 from Bacillus circulans WL-12 were constructed. Some of mutants were found to be efficient for transglycosylation under neutral conditions. These reactions could be applied to the stepwise synthesis of oligosaccharides and oligosaccharide-containing macromonomers. Novel thermosensitive polymers carrying oligosaccharides have successfully been synthesized by the radical copolymerization of the resulting macromonomers with N-isopropylacrylamide. One-pot chemo-enzymatic synthesis of oligosaccharides starting from a free sugar has been demonstrated via a sugar oxazoline intermediate formed in situ and the subsequent enzymatic transglycosylation. This novel technique of transferring an oligosaccharide moiety having an N-acetylhexosamine unit is a promising tool to pave the way to the new generation of oligosaccharide synthesis.

Optimizing Chitin Depolymerization by Lysozyme to Long-Chain Oligosaccharides

“…Although much is known about chitinases and related enzymes, efficient conversion of chitin to well-defined oligosaccharides remains a challenge [22]. Syntheses using the transglycosylation activity of wild-type [23] or mutant chitinases [24][25][26] were efficiently achieved; however, the preparative synthesis of long-chain COs was impeded by hydrolysis and disproportionation side activities. The necessity to use substrates issued from chitin depolymerization and the low level of expression of chitinases are additional drawbacks.…”

Estudio de la producción de β-N-acetilglucosaminidasas e hidrofobinas en cultivo sumergido de Lecanicillium lecanii

“…Esto indica que el pH básico tuvo mayor influencia en la actividad. Lo que podría atribuirse a los cambios iónicos de los aminoácidos en el sitio activo de la enzima, y que a su vez altera el complejo enzima-sustrato (Kohri et al, 2007). Nguyen et al (2015), informaron resultados similares, ya que obtuvieron la mayor actividad de una quitinasa de L. lecanii a pH 6, mientras que con el aumento del pH hasta 7.5 se redujo la actividad hidrolítica.…”

“…Barghini et al (2013) reportaron a las quitinasas CHI1 y CHI2 de L. muscarium con actividades de N-acetilhexosaminidasa a pH 5.5 y 4.5, respectivamente. (Kohri et al, 2007). El mecanismo de hidrólisis de las quitinasas también implicó la formación de un ion oxazolinio intermedio con el grupo nucleofílico de N-acetamida del sustrato.…”

“…La familia de la Hex de microorganismos procariontes y eucariontes contiene en su sitio catalítico aminoácidos como el ácido glutámico y el ácido aspártico, éstos actúan como donador de protones para llevar a cabo la reacción de hidrólisis, además el ácido aspártico estabiliza el ión oxazolinio para la orientación del grupo acetamida para la catálisis (Adrangi et al,2013). Por otro lado, estos aminoácidos son desprotonados en condiciones básicas, inhibiendo la actividad hidrolítica y favoreciendo la actividad de transglicosilación (Kohri et al, 2007). De acuerdo con lo reportado, las quitinasas fúngicas de la familia 18 de las glicosil hidrolasas presentan abundancia de treonina y lisina en su sitio catalítico esto concuerda a lo reportado en el presente estudio donde en la mayoría de los residuos identificados presentan en su secuencia treonina (T) y lisina (K) (Adrangi et al,2013y Rathore y Gupta, 2015.…”

“…Los resultados obtenidos en este trabajo fueron novedosos ya que la Hex de L. lecanii fue capaz de transglicosilar sustratos que no estaban activados, a diferencia de lo reportado por Kohri et al, (2007), donde se tuvo que activar los sustratos donadores mediante un agente de condensación para que la quitinasa de Bacillus circulans llevara a cabo la TGA. Por otro lado, se ha reportado que para efectuar la transglicosilación, es necesario la presencia de un sustrato aceptor y un sustrato donador, esto ha sido reportado por Rojas-Osnaya et al, (2020) que la Hex de L.…”