Published December 1, 2022 | Version v1
Publication Open

Production and characterization of a new detergent-stable keratinase expressed by Pedobacter sp. 3.14.7, a novel Antarctic psychrotolerant keratin-degrading bacterium

Creators

  • 1. Universidad Nacional de La Plata
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Description

Antarctica is one of the harshest environments in the world. Despite this fact, it has been colonized by microorganisms, which had to develop different adaptations in order to survive. By studying their enzymes, we can harness these adaptations in order to use them in various industrial processes. Keratinases (E.C. 3.4.99.11) are characterized by their robustness in withstanding extreme conditions and, along with other enzymes, are commonly added to laundry detergents, which makes their study of industrial interest.In this work, a novel keratinase producer, Pedobacter sp. 3.14.7 (MF 347939.1), isolated from Antarctic birds' nests, was identified. This psychrotolerant isolate displays a typical psychrotolerant growth pattern, with an optimal temperature of 20 °C (μmax=0.23 h-1). After 238 h, maximum proteolytic (22.00 ± 1.17 U ml-1) and keratinolytic (33.04 ± 1.09 U ml-1) activities were achieved with a feather sample conversion of approximately 85%. The keratinase present in crude extract was characterized as a metalloprotease with a molecular weight of 25 kDa, stable in a wide range of pH, with an optimum pH of 7.5. Optimum temperature was 55 °C. Wash performance at 20 °C using this crude extract could remove completely blood stain from cotton cloth.We report a new keratinolytic bacteria from maritime Antarctica. Among its biochemical characteristics, its stability in the presence of different detergents and bleaching agents and its wash performance showed promising results regarding its potential use as a laundry detergent additive.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

القارة القطبية الجنوبية هي واحدة من أقسى البيئات في العالم. على الرغم من هذه الحقيقة، فقد تم استعمارها من قبل الكائنات الحية الدقيقة، والتي كان عليها تطوير تكيفات مختلفة من أجل البقاء على قيد الحياة. من خلال دراسة إنزيماتهم، يمكننا تسخير هذه التعديلات من أجل استخدامها في العمليات الصناعية المختلفة. تتميز إنزيمات الكيراتين (E.C. 3.4.99.11) بقوتها في تحمل الظروف القاسية، إلى جانب الإنزيمات الأخرى، وعادة ما تضاف إلى منظفات الغسيل، مما يجعل دراستهم للاهتمام الصناعي. في هذا العمل، منتج جديد للكيراتين، Pedobacter sp. 3.14.7 (MF 347939.1)، معزولة عن أعشاش طيور أنتاركتيكا. تعرض هذه العزلة المتسامحة نفسياً نمط نمو نموذجي متسامح نفسياً، مع درجة حرارة مثالية تبلغ 20 درجة مئوية (μmax=0.23 h -1). بعد 238 ساعة، تم تحقيق أقصى قدر من أنشطة التحلل البروتيني (22.00 ± 1.17 U ml -1) والتحلل الكيراتيني (33.04 ± 1.09 U ml -1) مع تحويل عينة ريشة بنسبة 85 ٪ تقريبًا. تم تمييز الكيراتيناز الموجود في المستخلص الخام على أنه بروتياز معدني بوزن جزيئي قدره 25 كيلو دالتون، مستقر في مجموعة واسعة من الأس الهيدروجيني، مع درجة حموضة مثالية تبلغ 7.5. كانت درجة الحرارة المثلى 55 درجة مئوية. يمكن أن يؤدي أداء الغسيل عند 20 درجة مئوية باستخدام هذا المستخلص الخام إلى إزالة بقع الدم تمامًا من القماش القطني. نبلغ عن بكتيريا كيراتينية جديدة من القارة القطبية الجنوبية البحرية. من بين خصائصه الكيميائية الحيوية، أظهر ثباته في وجود المنظفات المختلفة وعوامل التبييض وأداء الغسيل نتائج واعدة فيما يتعلق بإمكانية استخدامه كمادة مضافة لمنظفات الغسيل.

Translated Description (French)

L'Antarctique est l'un des environnements les plus difficiles au monde. Malgré cela, il a été colonisé par des micro-organismes, qui ont dû développer différentes adaptations pour survivre. En étudiant leurs enzymes, nous pouvons exploiter ces adaptations afin de les utiliser dans divers processus industriels. Les kératinases (E.C. 3.4.99.11) se caractérisent par leur robustesse dans des conditions extrêmes et, avec d'autres enzymes, sont couramment ajoutées aux détergents à lessive, ce qui rend leur étude d'intérêt industriel. Dans ce travail, un nouveau producteur de kératinase, Pedobacter sp. 3.14.7 (MF 347939.1), isolée des nids d'oiseaux antarctiques, a été identifiée. Cet isolat psychrotolérant présente un schéma de croissance psychrotolérant typique, avec une température optimale de 20 °C (μmax=0,23 h-1). Après 238 h, les activités protéolytiques (22,00 ± 1,17 U ml-1) et kératinolytiques (33,04 ± 1,09 U ml-1) maximales ont été atteintes avec une conversion de l'échantillon de plumes d'environ 85 %. La kératinase présente dans l'extrait brut a été caractérisée comme une métalloprotéase avec un poids moléculaire de 25 kDa, stable dans une large gamme de pH, avec un pH optimal de 7,5. La température optimale était de 55 °C. Les performances de lavage à 20 °C avec cet extrait brut pourraient éliminer complètement les taches de sang du tissu de coton. Nous rapportons une nouvelle bactérie kératinolytique de l'Antarctique maritime. Parmi ses caractéristiques biochimiques, sa stabilité en présence de différents détergents et agents de blanchiment et ses performances de lavage ont montré des résultats prometteurs quant à son utilisation potentielle comme additif de détergent à lessive.

Translated Description (Spanish)

La Antártida es uno de los entornos más duros del mundo. A pesar de ello, ha sido colonizada por microorganismos, que tuvieron que desarrollar diferentes adaptaciones para poder sobrevivir. Al estudiar sus enzimas, podemos aprovechar estas adaptaciones para utilizarlas en diversos procesos industriales. Las queratinasas (E.C. 3.4.99.11) se caracterizan por su robustez para soportar condiciones extremas y, junto con otras enzimas, se añaden comúnmente a los detergentes para ropa, lo que hace que su estudio sea de interés industrial. En este trabajo, un nuevo productor de queratinasa, Pedobacter sp. 3.14.7 (MF 347939.1), aislado de nidos de aves antárticas. Este aislado psicrotolerante muestra un patrón de crecimiento psicrotolerante típico, con una temperatura óptima de 20 °C (μmax=0,23 h-1). Después de 238 h, se lograron actividades proteolíticas (22,00 ± 1,17 U ml-1) y queratinolíticas (33,04 ± 1,09 U ml-1) máximas con una conversión de la muestra de plumas de aproximadamente el 85%. La queratinasa presente en el extracto crudo se caracterizó como una metaloproteasa con un peso molecular de 25 kDa, estable en un amplio rango de pH, con un pH óptimo de 7.5. La temperatura óptima fue de 55 °C. El rendimiento de lavado a 20 °C con este extracto crudo podría eliminar completamente la mancha de sangre del paño de algodón. Informamos de una nueva bacteria queratinolítica de la Antártida marítima. Entre sus características bioquímicas, su estabilidad en presencia de diferentes detergentes y agentes blanqueadores y su rendimiento de lavado mostraron resultados prometedores con respecto a su uso potencial como aditivo detergente para ropa.

Files

s43141-022-00356-x.pdf

Files (1.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:9c15e9e43fc8027f4f3406577957eea8
1.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
إنتاج وتوصيف كيراتيناز جديد مستقر للمنظفات تم التعبير عنه بواسطة Pedobacter sp. 3.14.7، وهي بكتيريا جديدة متحللة للكيراتين ومتحملة نفسياً في أنتاركتيكا
Translated title (French)
Production et caractérisation d'une nouvelle kératinase stable au détergent exprimée par Pedobacter sp. 3.14.7, une nouvelle bactérie antarctique psychrotolérante dégradant la kératine
Translated title (Spanish)
Producción y caracterización de una nueva queratinasa estable al detergente expresada por Pedobacter sp. 3.14.7, una nueva bacteria psicrotolerante antártica que degrada la queratina

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4281479366
DOI
10.1186/s43141-022-00356-x

Is supplement to
https://openalex.org/W4367850245 (Other)
https://openalex.org/W4313227202 (Other)
https://openalex.org/W3181783277 (Other)
https://openalex.org/W2994538041 (Other)
https://openalex.org/W2779157020 (Other)
https://openalex.org/W2766826853 (Other)
https://openalex.org/W2622997478 (Other)
https://openalex.org/W2585005247 (Other)
https://openalex.org/W2442786383 (Other)
https://openalex.org/W1970382995 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1550389347
  • https://openalex.org/W1844951369
  • https://openalex.org/W1964313477
  • https://openalex.org/W1965569011
  • https://openalex.org/W1980343441
  • https://openalex.org/W1990243852
  • https://openalex.org/W1999196875
  • https://openalex.org/W2014133885
  • https://openalex.org/W2024490340
  • https://openalex.org/W2030864796
  • https://openalex.org/W2034669415
  • https://openalex.org/W2036546200
  • https://openalex.org/W2045204647
  • https://openalex.org/W2046003352
  • https://openalex.org/W2086472824
  • https://openalex.org/W2090981936
  • https://openalex.org/W2094251440
  • https://openalex.org/W2110582490
  • https://openalex.org/W2112210219
  • https://openalex.org/W2145919052
  • https://openalex.org/W2148633327
  • https://openalex.org/W2152207030
  • https://openalex.org/W2155858890
  • https://openalex.org/W2170273015
  • https://openalex.org/W2235483955
  • https://openalex.org/W2279501569
  • https://openalex.org/W2287886410
  • https://openalex.org/W2310628232
  • https://openalex.org/W2337706971
  • https://openalex.org/W2397462259
  • https://openalex.org/W2407439554
  • https://openalex.org/W2519851070
  • https://openalex.org/W2578402749
  • https://openalex.org/W2581476963
  • https://openalex.org/W2596953181
  • https://openalex.org/W2605984606
  • https://openalex.org/W2620810661
  • https://openalex.org/W2624397526
  • https://openalex.org/W2626495960
  • https://openalex.org/W2690304605
  • https://openalex.org/W2728971492
  • https://openalex.org/W2742455976
  • https://openalex.org/W2768741918
  • https://openalex.org/W2790317798
  • https://openalex.org/W2791169100
  • https://openalex.org/W2791864049
  • https://openalex.org/W2793661398
  • https://openalex.org/W2794646083
  • https://openalex.org/W2807329398
  • https://openalex.org/W2884544687
  • https://openalex.org/W2895981217
  • https://openalex.org/W2896116612
  • https://openalex.org/W2897183162
  • https://openalex.org/W2910041125
  • https://openalex.org/W2922494691
  • https://openalex.org/W2923174672
  • https://openalex.org/W2950747684
  • https://openalex.org/W2990749691
  • https://openalex.org/W3011988590
  • https://openalex.org/W3014757079
  • https://openalex.org/W3022932425
  • https://openalex.org/W3039023237
  • https://openalex.org/W3039827847
  • https://openalex.org/W3047600137
  • https://openalex.org/W3081646101
  • https://openalex.org/W3096243186
  • https://openalex.org/W3118324574
  • https://openalex.org/W3126322368
  • https://openalex.org/W3132043228
  • https://openalex.org/W4200606193
  • https://openalex.org/W4254275792