Protein isolation and N- glycan characterization of different mushroom species by using PNGase F enzyme

Abstract

Yenilebilir mantarlar çok eski zamanlardan beri tüketilmekte ve özel bir yiyecek türü olarak sınıflandırılmaktadır. Özel aromaları dışında yüksek besin kalitesine sahip ve birçok farklı biyoaktif bileşik içerirler. Onlara antikanser, antibiyotik ve antioksidan özellikler gibi sağlığa faydalı birçok özellik kazandıran yüksek miktarda protein ve esansiyel amino asitler içerdikleri bulunmuştur. Her mantar türünün protein içeriği türüne bağlıdır ve sağlığa yararlı özelliklerini etkiler. Bu nedenle farklı mantar türlerinin her bir protein parçasının ayrı ayrı araştırılması önemlidir. Protein glikozilasyonu; protein aktivitesini, stabilitesini ve protein-protein etkileşimlerini etkileyen translasyon sonrası bir modifikasyondur. Glikanlar; proteinlerin stabilizasyon, konformasyon ve katlanma özelliklerini etkiler. Glikanların etkilerini incelemek ve işlevlerini anlamak için bağlandıkları proteinlerden ayrılmaları gerekir. Deglikosilasyon, glikanları bağlı oldukları glikoproteinlerden ayırma işlemidir. Peptid-N-glikosidaz F (PNGase F), N- glikanların glikoproteinlerden deglikosilasyonunu katalize etmek için kullanılan bir enzimdir. Son zamanlarda serbest N- glikanların prebiyotik kaynak olarak kullanılabileceği bildirilmiştir. Bu çalışma, PNGase F enzimini kullanarak üç farklı yenilebilir mantar türünün (Marasmius castaneophilus, Agaricus bisporus, Pleurotus ostreatus) glikoproteinlerini deglikolize etmeyi amaçlamaktadır. Enzim, mantar glikoproteinlerini parçalar ve serbest N- glikanlar elde edilir. Bu N-glikanların karakterizasyonu, MALDI-TOF Kütle spektrometrisi kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen N-glikanlar, potansiyel birer prebiyotik adaylarıdır ve prebiyotik aktivitelerinin test edilmesi için Lactobacilli ve Bifidobacterium gibi farklı probiyotik bakterilerin bulunduğu bir ortamda bakterilerin bu glikanlardan faydalanması durumuna göre incelenmiştir.

Edible mushrooms have been consumed since ancient times and are classified as a special kind of food. Except for their special aroma, they have high nutritional quality and contain many different bioactive compounds. It has been found that they contain high amount of proteins and essential amino acids which give them many health-beneficial features such as anticancer, antibiotic, and antioxidant properties. The protein content of each mushroom species depends on the species and affects its health- beneficial properties. Therefore, it is important to investigate each protein fragment of different mushroom species separately. Protein glycosylation is a post-translational modification that affects protein activity, stability, and protein-protein interactions. Glycans affect the stabilization, conformation, and folding properties of proteins. In order to examine the effects of glycans and to understand their functions, they must be separated from the proteins to which they are attached. Deglycosylation is a process of separating glycans from glycoproteins. Peptide- N- glikosidase F (PNGase F) is a mainly used enzyme that catalyzes the deglycosylation of N- glycans from glycoproteins. Recently, it has been reported that free N- glycans can be used as prebiotic sources. This study is aimed to deglycolyze glycoproteins of three different edible mushroom species (Marasmius castaneophilus, Agaricus bisporus, Pleurotus ostreatus) by using PNGase F enzyme. The enzyme cleaves the fungal glycoproteins and free N- glycans are obtained. N- glycans was charactarized by using MALDI-TOF Mass spectrometry. Obtained N- glycans are potential prebiotic candidates and their prebiotic activity tested in an environment with different probiotic bacteria such as Lactobacilli and Bifidobacteria, depending on whether the bacteria benefit from these glycans.