Nghiên cứu thiết kế và biểu hiện gene mã hóa enzyme MHETase trong E. coli
17 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.FEE.2024.280-285Từ khóa:
Chất thải nhựa; MHETase; Enzyme phân hủy nhựa; Polyethylene terephthalate (PET); Protein tái tổ hợp.Tóm tắt
Với tốc độ sản xuất và tiêu thụ nhựa polyethylene terephthalate (PET) rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống, điều này dẫn tới lượng rác có nguồn gốc từ PET thải ra môi trường ngày càng gia tăng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người cũng như các sinh vật sống khác. Hiện nay, các giải pháp xử lý nhựa an toàn, bền vững và thân thiện với môi trường nhận được nhiều sự quan tâm của các quốc gia trên thế giới điển hình như phương pháp phân hủy sinh học sử dụng vi sinh vật tự nhiên hay enzyme có khả năng phân hủy nhựa. Trong nghiên cứu này, gene mã hóa enzyme MHETase- enzyme đóng vai trò quan trọng tham gia vào quá trình phân hủy nhựa PET đã được thiết kế và biểu hiện thành công trong vi khuẩn E. coli BL21(DE3). Chủng tái tổ hợp mang plasmid pET22b(+)-MHETase được nuôi cấy biểu hiện trong môi trường LB chứa Ampicillin 100 µg/mL, protein ngoại bào được thu nhận sau 48 giờ cảm ứng bởi IPTG 0,1 mM ở 30 °C. Kết quả phân tích bằng phương pháp Western-blotting và điện di protein SDS-PAGE cho thấy, enzyme MHETase được biểu hiện có trọng lượng phân tử khoảng 63 kDa. Enzyme MHETase tái tổ hợp được thu nhận sau khi tủa muối (NH4)2SO4 có hoạt độ 85,88 U/mL. Các kết quả trên cho thấy tiềm năng đầy hứa hẹn của enzyme MHETase trong xử lý chất thải nhựa.
Tài liệu tham khảo
[1]. J. Qiu et al., “A comprehensive review on enzymatic biodegradation of polyethylene terephthalate,” Environmental Research, Vol. 240, Part. 2 (2024). DOI: https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.117427
[2]. J. Kaushal et al., “Recent insight into enzymatic degradation of plastics prevalent in the environment: A mini - review,” Cleaner Engineering and Technology, (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.clet.2021.100083
[3]. M. N. Issac et al., “Effect of microplastics in water and aquatic systems,” Environmental Science and Pollution Research Vol. 28, No. 16, pp 19544-19562, (2021). DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-021-13184-2
[4]. N. F. S. Khairul Anuar et al., “An Overview into Polyethylene Terephthalate (PET) Hydrolases and Efforts in Tailoring Enzymes for Improved Plastic Degradation,” International Journal of Molecular Sciences, Vol. 23, No. 20. (2022). DOI: https://doi.org/10.3390/ijms232012644
[5]. S. Yoshida et al., “A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate),” Science, Vol. 351, No. 6278, pp. 1196-1199, (2016). DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad6359
[6]. G. J. Palm et al., “Structure of the plastic-degrading Ideonella sakaiensis MHETase bound to a substrate,” Nature Communications., Vol. 10, (2019). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-09326-3
[7]. H. Y. Sagong et al., “Decomposition of the PET Film by MHETase Using Exo-PETase Function,” ACS Catal., Vol. 10, No. 8, pp. 4805-4812, (2020). DOI: https://doi.org/10.1021/acscatal.9b05604
[8]. A. Froger et al., “Transformation of Plasmid DNA into E. coli using the heat shock method,” J. Vis. Exp, (2007). DOI: https://doi.org/10.3791/253
[9]. U. K. Laemmli, “Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4,” Nature, (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227680a0
[10]. R. A. Daniel et al., “Role of penicillin-binding protein PBP 2B in assembly and functioning of the division machinery of Bacillus subtilis,” Mol. Microbiol., Vol. 35, No. 2, (2000). DOI: https://doi.org/10.1046/j.1365-2958.2000.01724.x
[11]. H. Seo et al., “Production of extracellular PETase from Ideonella sakaiensis using secdependent signal peptides in E. coli,” Biochem. Biophys. Res. Commun., Vol. 508, No. 1, pp. 250–255, (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2018.11.087
[12]. L. Shi et al., “Enhanced extracellular production of IsPETase in Escherichia coli via engineering of the pelB signal peptide,” J. Agric. Food Chem, (2021). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c07469
[13]. L. Cui et al., “Excretory expression of IsPETase in E. coli by an enhancer of signal peptides and enhanced PET hydrolysis,” Int. J. Biol. Macromol., Vol. 188, pp. 568–575, (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.08.012
[14]. D. Achnafani et al., “Cloning and Expression Analysis of Synthetic MHETase Gene under Mutated pelB Signal Sequence in Escherichia coli BL21 (DE3),” AIP Conference Proceedings, Vol. 2972, No. 1, (2023). DOI: https://doi.org/10.1063/5.0183747
