Una Xilanasa de la Familia 30 de Hidrolasas Glicosídicas del Metagenoma del Rumen y Sus Efectos en la Fermentación Ruminal In Vitro de la Paja de Trigo
Autores: Tang, Longzhang; Lei, Xiaowen; Ouyang, Kehui; Wang, Lei; Qiu, Qinghua; Li, Yanjiao; Zang, Yitian; Liu, Chanjuan; Zhao, Xianghui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Una Xilanasa de la Familia 30 de Hidrolasas Glicosídicas del Metagenoma del Rumen y Sus Efectos en la Fermentación Ruminal In Vitro de la Paja de Trigo
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Zootecnia
Palabras clave
Paja de trigo
RuXyn
Fermentación ruminal
Xilanasa
Metagenoma ruminal
Glicosil hidrolasa
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 12
Citaciones: Sin citaciones
El desafío de la paja de trigo como alimento para rumiantes es su baja digestibilidad ruminal. Este estudio investigó el impacto de una xilanasa llamada RuXyn, derivada del metagenoma del rumen de ganado vacuno, en la fermentación ruminal in vitro de la paja de trigo. RuXyn codificó 505 aminoácidos y fue clasificada dentro de la subfamilia 8 de la familia de glicosil hidrolasas 30. RuXyn se expresó heterológicamente y mostró su mayor nivel de actividad a pH 6.0 y 40 grados C. RuXyn hidrolizó principalmente xilan, mientras que no mostró ninguna actividad notable hacia otros sustratos, incluyendo carboximetilcelulosa y Avicel. A concentraciones de 5 mM, el Mn y el ditiotreitol mejoraron significativamente la actividad de RuXyn en un 73% y un 20%, respectivamente. La actividad de RuXyn fue casi o completamente inactivada en presencia de Cu, incluso a bajas concentraciones. Los principales productos de hidrólisis del xilan de mazorca de maíz por RuXyn fueron xilopentosa, xilotriosa y xilotetraosa. RuXyn hidrolizó la paja de trigo y la paja de arroz de manera más efectiva que otros subproductos agrícolas. Se observó un notable efecto sinérgico entre RuXyn y un cóctel de celulasa en la hidrólisis de la paja de trigo. La suplementación con RuXyn aumentó la digestibilidad de la materia seca; los rendimientos de acetato, propionato, valerato y ácidos grasos volátiles totales; la concentración de NH-N y el número total de bacterias durante la fermentación in vitro de la paja de trigo en comparación con el control. La inactividad de RuXyn a 60 grados C y 70 grados C se corrigió mutando la prolina 151 a fenilalanina y el ácido aspártico 204 a leucina, aumentando la actividad al 20.3% y 21.8% de la actividad máxima a las respectivas temperaturas. Como preparación enzimática exógena, RuXyn muestra un considerable potencial para mejorar la digestión ruminal y la utilización de la paja de trigo en rumiantes. Hasta donde sabemos, este es el primer estudio sobre una xilanasa GH30 que promueve la fermentación ruminal de pajas agrícolas. Los hallazgos demuestran que la utilización de RuXyn puede mejorar significativamente la digestibilidad ruminal de la paja de trigo en aproximadamente 10 puntos porcentuales. Este resultado significa la aparición de una preparación enzimática novedosa y altamente eficiente que promete la utilización efectiva de la paja de trigo, un subproducto de la producción de cultivos, en rumiantes.
Descripción
El desafío de la paja de trigo como alimento para rumiantes es su baja digestibilidad ruminal. Este estudio investigó el impacto de una xilanasa llamada RuXyn, derivada del metagenoma del rumen de ganado vacuno, en la fermentación ruminal in vitro de la paja de trigo. RuXyn codificó 505 aminoácidos y fue clasificada dentro de la subfamilia 8 de la familia de glicosil hidrolasas 30. RuXyn se expresó heterológicamente y mostró su mayor nivel de actividad a pH 6.0 y 40 grados C. RuXyn hidrolizó principalmente xilan, mientras que no mostró ninguna actividad notable hacia otros sustratos, incluyendo carboximetilcelulosa y Avicel. A concentraciones de 5 mM, el Mn y el ditiotreitol mejoraron significativamente la actividad de RuXyn en un 73% y un 20%, respectivamente. La actividad de RuXyn fue casi o completamente inactivada en presencia de Cu, incluso a bajas concentraciones. Los principales productos de hidrólisis del xilan de mazorca de maíz por RuXyn fueron xilopentosa, xilotriosa y xilotetraosa. RuXyn hidrolizó la paja de trigo y la paja de arroz de manera más efectiva que otros subproductos agrícolas. Se observó un notable efecto sinérgico entre RuXyn y un cóctel de celulasa en la hidrólisis de la paja de trigo. La suplementación con RuXyn aumentó la digestibilidad de la materia seca; los rendimientos de acetato, propionato, valerato y ácidos grasos volátiles totales; la concentración de NH-N y el número total de bacterias durante la fermentación in vitro de la paja de trigo en comparación con el control. La inactividad de RuXyn a 60 grados C y 70 grados C se corrigió mutando la prolina 151 a fenilalanina y el ácido aspártico 204 a leucina, aumentando la actividad al 20.3% y 21.8% de la actividad máxima a las respectivas temperaturas. Como preparación enzimática exógena, RuXyn muestra un considerable potencial para mejorar la digestión ruminal y la utilización de la paja de trigo en rumiantes. Hasta donde sabemos, este es el primer estudio sobre una xilanasa GH30 que promueve la fermentación ruminal de pajas agrícolas. Los hallazgos demuestran que la utilización de RuXyn puede mejorar significativamente la digestibilidad ruminal de la paja de trigo en aproximadamente 10 puntos porcentuales. Este resultado significa la aparición de una preparación enzimática novedosa y altamente eficiente que promete la utilización efectiva de la paja de trigo, un subproducto de la producción de cultivos, en rumiantes.