Cloning and characterization of a lipase enzyme isolated from metagenomic libraries

Abstract

Lipaz enzimleri, farklı pH, sıcaklık ve organik ortamlardaki yüksek aktivite vestabilitelerinden dolayı çeşitli kimyasal ve biyoproses endüstrilerinde biyokatalizörlerolarak kullanılırlar. Lipaz enzimlerinin kullanımının milyar dolarlık bir ticaretolmasından dolayı, yeni lipaz enzimlerinin izole edilmesi için büyük bir baskı mevcuttur.Yürütülen çalışma boyunca, metagenomik kütüphanelerinden keşfedilen lipaz geninin,klonlama ve ekspresyon çalışmaları yapıldıktan sonra enzim saflaştırma kademesinegeçilmiştir. Karakterizasyon çalışmalarında iki farklı substrat kullanılmıştır. Farklısubstrat konsantrasyonlarının yanı sıra pH ve sıcaklıklığın enzim aktivitesi ve stabilitesiüzerindeki etkisi araştırılmıştır. Çalışma sonucunda lipaz enzimin triaçilgliserol (truelipase, LipA) ailesinden olduğu anlaşılmıştır. Keşfedilen lipaz enzimi kısmi olaraksaflaştırılmış, karakterize edilmiş ve enzimin geniş bir sıcaklık (25–80°C) ve pH (5-12)aralığında aktivite gösterdiği saptanmıştır. Enzimin ayrıca %70'lik metanol ortamındaaktivitesinin yaklaşık %60'ını koruduğu tespit edilmiştir. Bu özellikler enzimin bilhassadeterjan ve biyodizel endüstrilerinde kullanılabilme potansiyelini göstermektedir.

Lipase enzymes are used as biocatalysts in various chemical and bioprocess industriesbecause of their high activity and stability at different pH, temperature, and organicenvironments. Since the use of lipase enzymes is a billion-dollar trade, there is a greatdeal of pressure to isolate new lipases.Throughout this study, the enzyme purification step was carried out after the cloning andexpression studies of the lipase gene discovered from the metagenomics libraries. In thecharacterization studies, two different substrates were used. The effect of differentsubstrate concentrations as well as pH and temperature on the enzyme activity andstability have been studied. The study concluded that the lipase enzyme is from a familyof triacylglycerol (true lipase, LipA). This novel lipase enzyme was partially purified,characterized, and found to show activity in a wide range of temperature (25-80˚C) andpH (5-12). Furthermore, it was discovered that the enzyme retained about 60% of itsactivity in the presence of 70% methanol. These properties show its potential to bepossibly used especially in detergent and biodiesel industries.