Порівняльний аналіз ліпаз Brassica carinata і промислових ліпаз грибного походження, які використовуються для виробництва біодизелю

  • В. Я. Гоцуляк Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України, Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2А https://orcid.org/0009-0007-5162-7232
  • Р. Я. Блюм Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України, Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2А https://orcid.org/0000-0003-4936-1803
  • С. В. Демидов ННЦ «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Україна, 03022, м. Київ, просп. Академіка Глушкова, 2 https://orcid.org/0009-0001-1861-1702
  • О. М. Савчук ННЦ «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Україна, 03022, м. Київ, просп. Академіка Глушкова, 2 https://orcid.org/0000-0003-3621-6981
  • А. І. Ємець Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України, Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2А https://orcid.org/0000-0001-6887-0705
  • Я. Б. Блюм Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України, Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2А https://orcid.org/0000-0001-7078-7548
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v34.1618
Ключові слова: олійні культури, каріната, Brassica carinata, біодизель, ліпази, трансестерифікація, повно-геномний пошук

Анотація

Мета. Ідентифікувати гени ендогенних триацилгліцерол-ліпаз (ТАГ-ліпаз) у геномі карінати (Brassica carinata) і проаналізувати подібність їх амінокислотних послідовностей з відповідними послідовностями промислових ліпаз грибного походження. Методи. Повногеномний пошук послідовностей ТАГ-ліпаз карінати, анотація їх генів, вирівнювання їх послідовностей, філогенетичний аналіз, ідентифікація консервативних мотивів послідовностей і функціональних доменів цих білків. Результати. Ідентифіковано 13 генів ТАГ-ліпаз карінати, реконструйовано їх філогенетичне положення відносно ліпаз рижію і промислових ліпаз грибного походження. Проаналізовано доменну будову ТАГ-ліпаз карінати, а також виявлено міру дивергенції послідовностей їх функціональних регіонів. Висновки. Виявлено грибні ліпази, які є найбільш подібними за особливостями доменної організації до ідентифікованих ТАГ-ліпаз B. carinata, а, отже, потенційно могли би бути використані для підвищення ефективності трансестерифікації олії карінати.

Посилання

Hotsuliak V. Y., Blume R. Y., Blume Y. B. Comparative analysis of Camelina sativa and fungal industrial lipases used for bio-diesel production. Factors Exp. Evol. Organisms. 2023. Vol. 32. P. 23–30. doi: 10.7124/FEEO.v32.1530. [in Ukrainian]

Gesch R. W., Isbell T. A., Oblath E. A., Allen B. L., Archer D. W., Brown J., Hatfield J. L., Jabro J. D., Kiniry J. R., Long D. S., Vigil M. F. Comparison of several Brassica species in the north central U.S. for potential jet fuel feedstock. Ind. Crop. Prod. 2015. Vol. 75. P. 2–7. doi: 10.1016/j.indcrop.2015.05.084.

Marillia E. F., Francis T., Falk K. C., Smith M., Taylor D. C. Palliser’s promise: Brassica carinata, an emerging western Canadian crop for delivery of new bio-industrial oil feedstocks. Biocatalysis Agricult. Biotechnol. 2014. Vol. 3 (1). P. 65–74. doi: 10.1016/j.bcab.2013.09.012.

Seepaul R., Kumar S., Iboyi J.E., Bashyal M., Stansly T. L., Bennett R., Boote K. J., Mulvaney M. J., Small I. M., George S., Wright D. L. Brassica carinata: Biology and agronomy as a biofuel crop. GCB Bioenergy. 2021. Vol. 13. P. 582–599. doi: 10.1111/gcbb.12804.

Blume R. Y., Rakhmetov D. B., Rakhmetova S. O., Hotsuliak V. Y., Yemets A. I., Blume Y. B. Introduction and performance of emerging biofuel crop Brassica carinata in Ukraine. Eur. Biomass Conf. Exhib. Proc. 2023. Vol. 1. P. 104–106. doi: 10.5071/31stEUBCE2023-1AV.4.4.

Santaraite M., Sendzikiene E., Makareviciene V., Kazancev K. Biodiesel production by lipase-catalyzed in situ transesterification of rapeseed oil containing a high free fatty acid content with ethanol in diesel fuel media. Energies. 2020. Vol. 13. P. 2588. doi: 10.3390/en13102588.

Hatje K., Keller O., Hammesfahr B., Pillmann H., Waack S., Kollmar M. Cross-species protein sequence and gene structure prediction with fine-tuned Webscipio 2.0 and Scipio. BMC Res. Notes. 2011. Vol. 4. P. 265. doi: 10.1186/1756-0500-4-265.

Chen C., Wu Y., Li J., Wang X., Zeng Z., Xu J., Liu Y., Feng J., Chen H., He Y., Xia R. TBtools-II: A "one for all, all for one" bioinformatics platform for biological big-data mining. Mol. Plant. 2023. Vol. 16. P. 1733–1742. doi: 10.1016/j.molp.2023.09.010.

Trifinopoulos J., Nguyen L. T., von Haeseler A., Minh B.Q. W-IQ-TREE: a fast online phylogenetic tool for maximum likelihood analysis. Nucleic Acids Res. 2016. Vol. 44 (W1). P. W232–235. doi: 10.1093/nar/gkw256.

Letunic I., Bork P. Interactive Tree Of Life (iTOL) v5: an online tool for phylogenetic tree display and annotation. Nucleic Acids Res. 2021. Vol. 49 (W1). P. W293–296. doi: 10.1093/nar/gkab301.

Huang A. H. C. Plant lipid droplets and their associated proteins: potential for rapid advances. Plant Physiol. 2018. Vol. 176 (3). P. 1894–1918. doi: 10.1104/pp.17.01677.

Verdasco-Martín C. M., Villalba M., dos Santos J. C. S., Tobajas M., Fernandez-Lafuente R., Otero C. Effect of chemical modification of Novozym 435 on its performance in the alcoholysis of camelina oil. Biochem. Eng. J. 2016. Vol. 111. P. 75–86. doi: 10.1016/j.bej.2016.03.004.

Akanbi T. O., Barrow C. J. Candida antarctica lipase A effectively concentrates DHA from fish and thraustochytrid oils. Food Chem. 2017. Vol. 229. P. 509–516. doi: 10.1016/j.foodchem.2017.02.099.

Toida J., Arikawa Y., Kondou K., Fukuzawa M., Sekiguchi J. Purification and characterization of triacylglycerol lipase from Aspergillus oryzae. Biosci. Biotechnol. Biochem. 1998. Vol. 62 (4). P. 759–763. doi: 10.1271/bbb.62.759.

Caballero E., Soto C., Olivares A., Altamirano C. Potential Use of avocado oil on structured lipids MLM-type production catalysed by commercial immobilised lipases. PLoS ONE. 2014. Vol. 9 (9). P. e107749. doi: 10.1371/journal.pone.0107749.