Целлюлоза 1,4-бета-целлобиозидаза - Википедия - Cellulose 1,4-beta-cellobiosidase

Целлюлоза 1,4-бета-целлобиозидаза (невосстанавливающий конец)
Cellob.jpg
Мономер целлобиогидролазы, Trichoderma reesei
Идентификаторы
Номер ЕС3.2.1.91
Количество CAS37329-65-0
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
PDB структурыRCSB PDB PDBe PDBsum

Целлюлоза 1,4-бета-целлобиозидаза (EC 3.2.1.91, экзоцеллобиогидролаза, бета-1,4-глюканцеллобиогидролаза, бета-1,4-глюканцеллобиозилгидролаза, 1,4-бета-глюканцеллобиозидаза, экзоглюканаза, авицелаза, CBH 1, целлюлаза C1, целлобиогидролаза I, целлобиогидролаза, экзо-бета -1,4-глюканцеллобиогидролаза, 1,4-бета-D-глюканцеллобиогидролаза, целлобиозидаза) фермент представляет интерес своей способностью конвертировать целлюлоза к полезным химическим веществам, особенно целлюлозный этанол.

Основным технологическим препятствием для широкого использования целлюлозы в качестве топлива по-прежнему является отсутствие недорогих технологий переработки целлюлозы.[1] Одним из решений является использование организмов, способных выполнять это преобразование.[1] Разработка таких организмов, как Saccharomyces cerevisiae, способных секретировать высокие уровни целлобиогидролаз, уже ведется.[1] Целлобиогидролазы - это экзоглюканазы, полученные из грибов.

В систематическое название представляет собой 4-бета-D-глюканцеллобиогидролаза (невосстанавливающий конец).[2][3][4][5]

Функция

Этот фермент катализирует следующее химическая реакция:

Гидролиз (1-> 4) -бета-D-глюкозидных связей в целлюлоза и целлотетраоза, выпуская целлобиоза с невосстанавливающих концов цепочек

CBH1 дрожжей, например, состоит из сайта связывания углеводов, линкерной области и каталитического домена.[6] Как только цепочка целлюлозы связана, она проходит через активный центр в форме туннеля, где целлюлоза расщепляется на сегменты из двух сахаров, называемые целлобиозой.[6][7] Структуру фермента можно увидеть на первом рисунке. На втором рисунке показана активность фермента и показано связывание целлюлозы с ферментом, а также продукт этой стадии, целлобиоза. Однако исследования показывают, что активность CBH1 очень сильно подавляется продуктом, целлобиозой. Определение фермента, который не так сильно ингибируется продуктом, или поиск способа удаления целлобиозы из окружающей среды фермента - это еще один пример многих проблем, с которыми сталкивается использование этих ферментов для создания биотоплива.[8]

CBH1 Структура, полученная с использованием пимола
CBH1 увеличил активный сайт, где целлюлоза расщепляется на целлобиозу, полученную с использованием пимола.

После вышеуказанного шага процесс создания этанола выглядит следующим образом:[9]3. Отделение сахаров от других растительных материалов.4. Микробная ферментация раствора сахара для создания спирта 5. Дистилляция для очистки продуктов и получения спирта чистотой около 9 %6. Дальнейшая очистка для доведения чистоты этанола примерно до 99,5%.

В этой области также были сделаны некоторые заметные улучшения. Например, был разработан штамм дрожжей, способный продуцировать собственный фермент, переваривающий целлюлозу, который позволил бы разложение целлюлозы и стадии ферментации могли бы происходить одновременно.[10] Это важное событие в том смысле, что оно делает более осуществимым крупномасштабное промышленное применение.

Рекомендации

  1. ^ а б c Ильмен М., ден Хаан Р., Бревнова Е., Макбрайд Дж., Висвалл Е., Фрёлих А., Койвула А., Воутилайнен С. П., Сиика-Ахо М., Ла Гранж, округ Колумбия, Торнгрен Н., Альгрен С., Меллон М., Дело К, Раджгархия В., фургон Zyl WH, Penttilä M (сентябрь 2011 г.). «Высокий уровень секреции целлобиогидролаз Saccharomyces cerevisiae» (PDF). Биотехнология для биотоплива. 4: 30. Дои:10.1186/1754-6834-4-30. ЧВК  3224389. PMID  21910902.
  2. ^ Бергхем Л. Е., Петтерссон Л. Г. (август 1973 г.). «Механизм ферментативной деградации целлюлозы. Очистка целлюлолитического фермента от Trichoderma viride, активного на высокоупорядоченной целлюлозе». Европейский журнал биохимии. 37 (1): 21–30. Дои:10.1111 / j.1432-1033.1973.tb02952.x. PMID  4738092.
  3. ^ Эрикссон К.Е., Петтерссон Б. (февраль 1975 г.). «Внеклеточная ферментная система, используемая грибком Sporotrichum pulverulentum (Chrysosporium lignorum) для разложения целлюлозы. 3. Очистка и физико-химическая характеристика экзо-1,4-бета-глюканазы». Европейский журнал биохимии. 51 (1): 213–8. Дои:10.1111 / j.1432-1033.1975.tb03921.x. PMID  235428.
  4. ^ Холливелл Г., Гриффин М., Винсент Р. (апрель 1972 г.). «Роль компонента С 1 в целлюлозолитических системах». Биохимический журнал. 127 (2): 43П. ЧВК  1178673. PMID  5076675.
  5. ^ Зверлов В. В., Великодворская Г. В., Шварц В. Х., Бронненмайер К., Келлерманн Дж., Штауденбауэр В. Л. (июнь 1998 г.). «Многодоменная структура и целлюлосомная локализация целлобиогидролазы CbhA Clostridium thermocellum». Журнал бактериологии. 180 (12): 3091–9. ЧВК  107808. PMID  9620957.
  6. ^ а б «Ферменты целлюлазы для преобразования биомассы в биотопливо и химические вещества». Портал энергетических инноваций. Получено 1 марта 2012.
  7. ^ «Ферменты для исследования альтернативной энергии». Сигма Олдрич.
  8. ^ Du F, Wolger E, Wallace L, Liu A, Kaper T., Kelemen B (май 2010 г.). «Определение продукта ингибирования CBH1, CBH2 и EG1 с использованием нового анализа активности целлюлазы». Прикладная биохимия и биотехнология. 161 (1–8): 313–7. Дои:10.1007 / s12010-009-8796-4. PMID  19830597.
  9. ^ Чжу Дж.Й., Пан XJ, Ван Г.С., Глейснер Р. (апрель 2009 г.). «Предварительная сульфитная обработка (SPORL) для надежного ферментативного осахаривания ели и красной сосны». Биоресурсные технологии. 100 (8): 2411–8. Дои:10.1016 / j.biortech.2008.10.057. PMID  19119005.
  10. ^ Галазка, М. Джонатан и др. al (9 сентября 2010 г.). [1] «Транспорт целлодекстрина в дрожжах для улучшения производства биотоплива]

внешняя ссылка