Caracterización de la xilanasa A de Bacillus sp. BP-7. Comparación con xilanasas de pI alcalino y bajo peso molecular de la familia 11.

Gallardo, Ó., Díaz, P. , Pastor, F.I.J.

Departamento de Microbiología, Facultad de Biología, Universidad de Barcelona.  Av. Diagonal 645, Barcelona 08028. e-mail: ogallard@bio.ub.es

A partir de la cepa xilanolítica Bacillus sp. BP-7, previamente aislada y caracterizada en el grupo de investigación ¹, se elaboró una genoteca en E. coli usando como vector pUC19. De esta genoteca se aislaron diferentes clones con actividad xilanasa, entre ellos E. coli/pXA3,  a partir del cual se subclonó el gen xynA, que codifica el enzima XynA de la Bacillus sp. BP-7.

Los estudios de especificidad de substrato mostraron que la xilanasa A presenta alta actividad sobre xilanos de maderas duras y cereales, y muy baja actividad sobre pNP-xilosidos y otros aryl-glicósidos ensayados. Estos resultados son coherentes con el hecho de que XynA es una endo-xilanasa (1,4-?-D-xylan xylanohydrolase; EC 3.2.1.8).

Los ensayos determinaron un pH óptimo del enzima de 6 y una temperatura óptima de 60ºC. Además la xilanasa presentó una alta termoresitencia, conservando su actividad durante 3 horas a 50ºC y pH 7; mientras que resultó fuertemente inhibida por los iones Mn²⁺, Fe³⁺, Pb²⁺ y Hg²⁺.

Los análisis electroforéticos y zimográficos mostraron que la xilanasa A tiene un peso molecular aparente de 24 kDa y un pI de alrededor de 9.

El fragmento de DNA que contenía el gen xynA fue secuenciado, obteniéndose una secuencia nucleotídica de 1394 bp, que contenía un pauta abierta de lectura de 619 bp codificante para una proteína de 23 475 Da.

La secuencia aminoacídica de la xilanasa A, deducida a partir de la secuencia nucleotídica, mostró homología con xilanasa de pI alcalino y bajo peso molecular de la familia 11, como, por ejemplo, XynA de Bacillus subtilis. El análisis de uso de codón en XynA de Bacillus sp. BP-7 reveló que los porcentajes G+C de la primera y segunda posición de los codones era similares a los de xynA de Bacillus subtilis ², y notablemente diferente de los valores medios calculados para otros genes de glicosil hidrolasas de Bacillus subtilis ³. 

Estos resultados sugieren que la xilanasa A de Bacillus sp. BP-7 es un enzima altamente conservado que posiblemente ha sido adquirido por transferencia horizontal de genes entre especies relacionadas con el género Bacillus.

1.- López, C., Blanco, A. and Pastor, F.I.J. (1998). Xylanase production by a new alkali-tolerant isolate of Bacillus. Biotechnol. Lett. 20, 243-246.

 2.-  Gallardo, Ó., Díaz, P., Pastor, F.I.J. (2004). Cloning and characterization of a xylanase from the strain Bacillus sp. BP-7. Comparison to alkaline low molecular weight xylanases of family 11. Current Microbiol.  48, 276-279

3.- Garcia-Vallvé, S., Palau, J. and Romeu, A. (1999) Horizontal gene transfer in glycosyl hydrolases inferred from codon usage in Escherichia coli and Bacillus subtilis. Mol. Biol. Evol. 16, 1125-1134.