Keratinolytic Properties of Aspergillus clavatus Promising for Biodegradation

Abstract

The high demand for keratinolytic enzymes and the modest presentation of fungal keratinase diversity studies in scientific sources cause a significant interest in identifying new fungal strains of keratinase producers, isolating new enzymes and studying their properties. Four out of the 32 cultures showed a promising target activity on protein-containing agar plates—Aspergillus amstelodami A6, A. clavatus VKPM F-1593, A. ochraceus 247, and Cladosporium sphaerospermum 1779. The highest values of keratinolytic activity were demonstrated by extracellular proteins synthesized by Aspergillus clavatus VKPM F-1593 cultivated under submerged conditions on a medium containing milled chicken feathers. The enzyme complex preparation was obtained by protein precipitation from the culture liquid with ammonium sulfate, subsequent dialysis, and lyophilization. The fraction of a pure enzyme with keratinolytic activity (pI 9.3) was isolated by separating the extracellular proteins of A. clavatus VKPM F-1593 via isoelectric focusing. The studied keratinase was an alkaline subtilisin-like non-glycosylated protease active over a wide pH range with optimum keratinolysis at pH 8 and 50 °C.

Molecular strategies to enhance the keratinase gene expression and its potential implications in poultry feed industry

“…(°C) Optimum pH References Bacterial strains Fervidobacterium islandicum Serine 70-90 9.0 ( Dhanasingh and Lee 2019 ) Chryseobacterium sp. Metallo 50 8.5 ( Deniz et al, 2019 ) ( Alwakeel et al, 2021 ) Bacillus pumilus Serine 60 10 ( Tork et al, 2010 ) ( Dhiva et al, 2020 ) Bacillus pseudofirmus Serine 60 8.8–10.3 ( Kojima et al, 2006 ) ( Chen et al, 2020 ) Bacillus sp Serine 30-37 7-8 ( Lee et al, 2002 ) Bacillus licheniformis Serine 50 7.5 ( Nnolim and Nwodo 2021 b) Bacillus pumilis Serine 60 10.5 ( Jayalakshmi et al, 2010 ) Actinomyces sp - 28 7.5 (Jagtap et al, 2020) Fungal strains Aspergillus stelliformis Serine 50 8 ( Timorshina et al, 2022 ) A. stelliformis Serine 40 F. brachygibbosum Serine 30 6 A. flavus Serine 28 8 ( Alwakeel et al, 2021 ) …”

Keratinolytic Potential of Micromycete Aspergillus Clavatus VKPM F-1593 and Comparison of Its Enzymes With the Commercial Keratinase Preparation

“…Максимальные значения кератинолитической активности (96,1 Е) были получены на среде с куриным пером и ГРМ на 6-е сут культивирования (рис. 1, 2), что подтверждает данные о перспективности использования этой среды для получения кератиназ [18].…”

“…полученный осадок отделяли от жидкости центрифугированием на холоду и диализовали. Полученный раствор лиофильно высушивали и затем препарат использовали для очистки сериновой щелочной протеазы с pI 9,3, что соответствовало ранее полученным данным [18].…”

“…были показаны наличие гена, кодирующего металлопротеазу AcMep с кератинолитической активностью в геноме Aspergillus clavatus, и возможность получения этого фермента в рекомбинантном штамме Pichia pastoris X-33 [17]. Затем, также в 2022 г., нами была показана секреция микромицетом A. clavatus ВКПМ F-1593 сериновой кератиназы при росте на куриных перьях [18]. Полученные данные говорят о перспективности этого штамма в качестве продуцента кератинолитических ферментов для биодеградации кератинсодержащих отходов сельского хозяйства.…”