Response Surface Methodology (RSM) for analysing culture conditions of Acidocella facilis strain USBA-GBX-505 and Partial Purification and Biochemical Characterization of Lipase 505 LIP / Metodología de Superficie de Respuesta (RSM) para el análisis de las condiciones de cultivo de Acidocella facilis cepa USBA-GBX-505 y la purificación parcial y caracterización bioquímica de la lipasa 505 LIP / Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) para a análise das condições de cultivo de Acidocella facilis cepa USBA-GBX-505 e purificação parcial e caracterização bioquímica da lip ase 505 LIP

ABSTRACT

Abstract Using Response Surface Methodology (RSM) we evaluated the culture conditions (nitrogen source, carbon source, pH and agitation rate) that increase the biomass of Acidocellafaalis strain USBA-GBX-505 and therefore enhance the production of its lipolytic enzyme, 505 LIP. RSM results revealed that yeast extract and agitation were key culture factors that increased the growth-associated lipolytic activity by 4.5-fold (from 0.13 U.mg-1 to 0.6 U.mg-1). The 505 LIP lipase was partially purified using size-exclusion chromatography and ion-exchange chromatography. Its molecular weight was >77 kDa. The enzyme shows its optimum catalytic activity at 55 °C and pH 7.5. EDTA, PMSF, 1-butanol and DMSO inhibited enzymatic activity, whereas Tween 20, acetone, glycerol and methanol increased it. Metallic ions are not required for the activity of 505 LIP, and even have an inhibitory effect on the enzyme. This study shows the potential use of A. facilis strain USBA- GBX-505 for the production of a newly identified lipolytic enzyme, 505 LIP, which is stable at moderate temperatures and in the presence of organic solvents. These are important characteristics for the synthesis of many useful products.

RESUMEN

Resumen Por medio de la Metodología de Respuesta de Superficie (RSM) evaluamos las condiciones de cultivo (fuente de N, fuente de C, pH y tasa de agitación) que incrementan la biomasa de Acidocella facilis cepa USBA-GBX-505 y, como consecuencia, la producción de su enzima lipolítica, llamada 505 LIP. Los resultados de la RSM revelaron que el extracto de levadura y la agitación fueron factores de cultivo claves, que incrementaron de 4 a 5 veces la actividad lipolítica asociada al crecimiento (de 0.13 U.mg-1 a 0.6 U.mg-1). La lipasa 505 LIP se purificó parcialmente usando cromatografía de exclusión por tamaño y cromatografía de intercambio iónico. Su peso molecular fue > 77 kDa. La enzima muestra su actividad catalítica óptima a 55 °C y pH 7.5. El EDTA, el PMSF, el 1-butanol y el DMSO inhibieron la actividad enzimática, mientras que el Tween 20, la acetona, el glicerol y el metanol la incrementaron. La enzima 505 LIP no requiere iones metálicos para su actividad, e incluso se inhibe en presencia de ellos. Este estudio muestra el uso potencial de A. facilis cepa USBA-GBX-505 para la producción de una nueva enzima lipolítica, 505 LIP, que es estable a temperaturas moderadas y en la presencia de solventes orgánicos. Estas son características importantes en la síntesis de muchos productos útiles.

RESUMO

Resumo Utilizando a Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) avaliamos as condições de cultivo (fontes de nitrogénio e carbono, pH e taxa de agitação) que aumentam a biomassa de Acidocella facilis cepa USBA-GBX-505, e, portanto, elevam a produção de sua enzima lipolítica 505 LIP. Os resultados da MSR revelaram que o extrato de levedura e a agitação foram fatores de cultivo chave que permitiram aumentar 4 a 5 vezes a atividade lipolítica associada ao crescimento (de 0,13 U.mg-1 a 0,6 U.mg-1). A lipase 505 LIP foi parcialmente purificada utilizando cromatografia por exclusão de tamanho e cromatografia de intercambio iónico. Seu peso molecular foi > 77 kDa. A enzima mostra sua atividade catalítica ótima a 55 °C e pH 7,5. EDTA, PMSF, 1-butanol e DMSO inibiram a atividade enzimática, enquanto que Tween 20, acetona, glicerol e metanol aumentaram esta atividade. Íons metálicos não são necessários para a atividade da 505 LIP, apresentando inclusive efeito inibitório da enzima. Este estudo demonstra o potencial uso de A. facilis cepa USBA-GBX-505 para a produção de uma nova enzima lipolítica, 505 LIP, a qual é estável a moderadas temperaturas e na presença de solventes orgánicos. Estas características são importantes para a síntese de diversos produtos úteis.