Bacillus vallismortis DSM11031 keratinaz enziminin sodyum aljinat kürecikleri ile enkapsüle edilmesi

Abstract

Keratinazlar, keratin subsratını katalizleyebilme özelliği gösteren hidrolazlar sınıfınaait enzimlerdir. İzole edildikleri kaynaklar; bitki, hayvan ve mikrobiyal kaynaklardırÇalışmamızda Bacillus vallismortis DSM11031'den elde edilen keratinaz enziminin,Na-Aljinat kürecikleri ile enkapsülasyonu gerçekleştirildi. Keratinaz enzimi kısmisaflaştırma ile saflaştırıldı. Kısmı saflaştırmayı ispatlamak hem de enzimin molekülağırlığını öğrenebilmek için SDS-PAGE analizi yapıldı. Enzimin molekül ağırlığı63kDa olarak bulundu, native-PAGE ve zimogram analizi ile desteklendi. Serbestenzim ve enkapsüle enzim için kinetik ve termodinamik parametreler incelendi.Serbest enzim için optimum pH ve sıcaklık sırasıyla 8 ve 60 °C, immobilize enzimiçin optimum pH ve sıcaklık sırasıyla 6 ve 60 °C olarak bulundu. Arrheniusaktivasyon enerjileri (Ea) serbest enzim ve enkapsüle enzim için sırasıyla 4,042kJ/mol ve 2,601 kJ/mol olarak hesaplandı. 40 °C'de pH 8'de her iki enzim içinMichaelis-Menten sabiti (Km) ve maksimum hızı (Vm) serbest enzim için sırasıyla2,5×10-3 M ve 83,33 U/mL/min, immobilize enzim için sırasıyla 0,011 M ve 10,83U/mL/min olarak bulundu. Enzimlerin turnover sayısı (kcat) ve katalitik performansı(kcat/Km) serbest enzim için sırasıyla 58,8 dk-1 ve 1,96×104 dk-1M-1, enkapsüle enzimiçin sırasıyla 9,80 dk-1 ve 8,91×102 dk-1M-1 olarak bulundu. Bacillus vallismortisDSM11031 keratinazının termodinamik parametreleri de incelendi. Serbest enzimintermodinamik parametreleri; ∆G#: 6,62×104 kJ/mol; ∆G#E-T: -2,57×104 kJ/mol;∆G#ES: -1,51×104 kJ/mol; ∆H#: -2,60×103 kJ/mol; ∆S#: -2,20×102 kJ/molK veenkapsüle enzimin termodinamik parametreleri ∆G#: 7,08×104 kJ/mol; ∆G#E-T: -1,77×104 kJ/mol; ∆G#ES: -1,17×104 kJ/mol; ∆H#: -2,60×103kJ/mol; ∆S#: -2,35×102kJ/molK olarak bulundu.

Keratinases are enzymes belonging to the class of hydrolases which are capable ofcatalyzing the keratin substrate. This are Isolated from plant, animal and microbialsources. In our study, encapsulation of keratinase enzyme obtained from Bacillusvallismortis DSM11031 with Na-Alginate beads was performed. The keratinaseenzyme portion was purified by partial purification. SDS-PAGE analysis wasperformed to prove the partial purification and to determine the molecular weight ofthe enzyme. The molecular weight of the enzyme was found to be 63kDa, supportedby native-PAGE and zymogram analysis. Kinetic and thermodynamic parameterswere investigated for free enzyme and encapsulated enzyme. The optimum pH andtemperature for the free enzyme were 8 and 60C, the optimum pH and temperaturefor the immobilized enzyme were 6 and 60C respectively. Arrhenius activationenergies (Ea) were calculated as 4.042 kJ / mol and 2.601 kJ / mol for the freeenzyme and the encapsulated enzyme, respectively. The Michaelis-Menten constant(Km) and the maximum rate (Vm) for both enzymes at 40 C at pH 8 were 2.5×10-3M and 83.33 U/mL/min for the free enzyme and 0.011 M and 10.83 U/mL/min forthe immobilized enzyme were found, respectively. The turnover number (kcat) andcatalytic performance (kcat / Km) of enzymes were 58.8 min-1 ve 1.96×104 min-1M-1for the free enzyme, 9.80 min-1 and 8.91× 102 min-1M-1 for the encapsulated enzyme,respectively. Thermodynamic parameters of Bacillus vallismortis DSM11031keratinase were also investigated. Thermodynamic parameters of free enzyme; ∆G#:6.62×104 kJ/mol; ∆G#E-T: -2.57×104kJ/mol; ∆G#ES: -1.51×104 kJ/mol; ∆H#:- 2.60×103 kJ/mol; ∆S#: -2.20×102kJ/molK and the thermodynamic parameters ofthe encapsulated enzyme ∆G#: 7.08×104kJ/mol; ∆G#E-T: -1.77×104 kJ/mol;∆G#ES: - 1.17×104kJ/mol; ∆H#: -2.60×103kJ/mol; ∆S#: -2.35×102 kJ/molK.