Expression of xylose reductase enzyme from spathaspora passalidarum in saccharomyces cerevisiae

• Published in: Iraqi journal of science 2013, Vol.54 (2), p.316-323
• Main Authors: Mamuri, Yasin Ismail, Yahya, Abd al-Ghani Ibrahim, al-Jilawi, Majid Husayn
• Format: Article
• Language: ara ; eng
• Subjects: Saccharomyces cerevisiae
• ISSN: 0067-2904; 2312-1637

خميرة الخبز Saccharomyces cerevisiae حورت وراثيا لتخمر الزايلوز السكر الخماسي الموجود في الكتلة الحيوية اللكنوسيليلوزية. أحد التفاعلات المسيطرة على استغلال الزايلوز يتم بواسطة إنزيم Xylose Reductase. الدراسة الحالية توصف إنزيم Xylose Reductase من Spathaspora passalidarum مع تفضيل لل NADH. طبقا لموقع jGl فإن الجين المشفر لهذا الإنزيم يحتوي 954 قاعدة نايتروجينية و يحتوي على 317 حامض أميني. صممت مواقع القطع للأنزيمين SacII و NotI الواقعة في الطرف النهائي 5 لكل من البادئ الأمامي و الخلفي بواسطة برنامج Lasergen 9.0. عزل الدنا الجينومي و نقي من S. passalidarum. ضخم هذا الجين بواسطة PCR. كلون الجين المضخم في البلازميد pSN303 لينتج البلازميد pYIM1 و حول إلى بكتيريا Escherichia coli. عزل البلازميد مرة أخرى من E.coli و حدد تعاقبع و أخيرا حول إلى S. cerevisiae. المتحولات التي تحمل البلازميد pYIM1 سميت YJTY1. الفعالية النوعية للإنزيم كانت 1.55 و 0.48 وحدة / ملغم على NADH و NADPH على التعاقب للسلالة YJTY1. هذا الإنزيم له تفضيل طبيعي ل NADH الذي يجعله مرشح جيد لمزجه مع xylitol dehydrogenase المعتمد على NAD+ الذي يمكن أن يجعل S. cerevisiae قادرة على استغلال الزايلوز في الظروف اللاهوائية و تحويله إلى ايثانول. Baker’s yeast (Saccharomyces cerevisiae) has been genetically engineered to ferment the pentose sugar xylose present in lignocellulosic biomass. One of the reactions controlling the rate of xylose utilization is catalyzed by xylose reductase (XR).The current study describes xylose reductase from Spathasporapassalidarum with NADH preference. According to JGI site the gene coding for this enzyme contains 954 nucleotides and it consists of 317 amino acids. The restriction sites for the enzymes SacII and NotI located on the 5P P termini for both the forward and reverse specific primers were designed using Lasergen 9.0 program. The genomic DNA was isolated and purified from S .passalidarum. Polymerase chain reaction (PCR) was used to amplify this gene. The amplified gene was cloned into pSN303 plasmid resulting of the pYIM1 plasmid and then transformed into Escherichia coli. This plasmid was reisolated from E. coli, sequenced, and finally transformed into S. cerevisiae. The yeast transformants carrying pYIM1 plasmid named YJTY1. The specific activity of enzyme was 1.55 and 0.48 U / mg on NADH and NADPH respectively for YJTY1. This enzyme has a natural preference for NADH which makes it a good candidate for combination with NADP + Pdependent xylitol dehydrogenase which may enable S. cerevisiae to utilize xylose under anaerobic conditions and convert it to ethanol.