reaktsioonitingimuste optimeerimine soovitud produktide sünteesiks

KOKKUVÕTE
Levaansukraas on bakteriaalne eksoensüüm, mille produktidel – fruktooligosahhariididel
(FOS-idel) ja levaanil – on juba praegu mitmeid biotehnoloogilisi rakendusi. Erineva
päritoluga levaansukraasidel on erinevad biokeemilised omadused ja reaktsiooniproduktide
spekter, mida saab mõjutada konkreetse levaansukraasi reaktsioonitingimuste varieerimisega.
Et levaani ja FOS-ide tootmine oleks võimalikult tõhus ja odav, on vaja seda protsessi uurida
ja optimeerida.
Eelnevalt on meie töögrupis kirjeldatud Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000
levaansukraasi Lsc3 valgu biokeemilisi omadusi ja on näidatud, et ta on katalüütiliselt väga
aktiivne ning sünteesib suures koguses nii levaani kui ka FOS-e (Visnapuu et al., 2008;
Visnapuu et al., 2009; Visnapuu et al., 2011; Mardo et al., ilmumas). Käesoleva töö
eesmärgiks oli uurida Lsc3 valgu polümeriseerimisprotsessi ja optimeerida
reaktsioonitingimusi levaani ja FOS-ide sünteesiks sahharoosist. Katsetes varieeriti valgu
kogust, reaktsiooniaega ja temperatuuri ning sahharoosi kontsentratsiooni. Lisaks uuriti
glükoosi kui levaansukraasi kõrvalprodukti mõju levaani sünteesile Lsc3 valguga.
Töö põhitulemused ja järeldused olid järgmised:
1. FOS-ide sünteesi Lsc3 valguga soodustab kõrgem sahharoosi kontsentratsioon
(1200 mM) ning nendes tingimustes suureneb ka pika ahelaga (kuni DP 7) FOSide
osakaal reaktsiooniproduktide hulgas. Madalam (300 mM) sahharoosi
kontsentratsioon soodustab levaani sünteesi. Järeldame, et Lsc3
reaktsiooniproduktide hulka ja spektrit saab mõjutada, varieerides sahharoosi
kontsentratsioone. Selle põhjuseks võiks olla Lsc3 madal afiinsus sahharoosile kui
fruktosüüli aktseptorile. Kui sahharoosi on reaktsioonisegus vähe, siis kasutatakse
fruktosüüli aktseptorina peamiselt FOS-e, mis viib levaani sünteesile.
2. Madalamal temperatuuril (30 o C) sünteesib Lsc3 kuni 30 % rohkem levaani kui
kõrgemal (37 o C), kuid FOS-e moodustub neil kahel temperatuuril samas koguses.
3. Optimaalne Lsc3 kogus reaktsioonisegus maksimaalseks levaani sünteesiks sõltub
reaktsiooniajast. Kui rakendada pikka reaktsiooniaega (20 h), siis piisab juba väga
väikestest valgu kogustest. Lühema ajaga suure koguse levaani sünteesimiseks
tuleb Lsc3 hulka reaktsioonisegus suurendada.
4. Madal Lsc3 valgu sisaldus reaktsioonisegus võimaldab suurendada sünteesitud
FOS-ide kogust mg valgu kohta.
30