Целлюлоза 1,4-бета-целлобиозидаза ( EC 3.2.1.91 , экзо-целлобиогидролаза, бета-1,4-глюканцеллобиогидролаза, бета-1,4-глюканцеллобиозилгидролаза, 1,4-бета-глюканцеллобиозидаза, экзоглюканаза, авицелаза, CBH 1, C1-целлюлаза, целлобиогидролаза I, целлобиогидролаза, экзо-бета-1,4-глюканцеллобиогидролаза, 1,4-бета-D-глюканцеллобиогидролаза, целлобиозидаза) представляет собой фермент, представляющий интерес благодаря своей способности превращать целлюлозу в полезные химические вещества, в частности целлюлозный этанол .
Целлюлоза 1,4-бета-целлобиозидаза (невосстанавливающий конец) | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||||
ЕС нет. | 3.2.1.91 | |||||||
№ CAS | 37329-65-0 | |||||||
Базы данных | ||||||||
IntEnz | Просмотр IntEnz | |||||||
BRENDA | BRENDA запись | |||||||
ExPASy | Просмотр NiceZyme | |||||||
КЕГГ | Запись в KEGG | |||||||
MetaCyc | метаболический путь | |||||||
ПРИАМ | профиль | |||||||
Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | |||||||
|
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.
Систематическое название является 4-бета-D-глюкан целлобиогидролазы (не восстанавливающий конец). [2] [3] [4] [5]
Функция
Этот фермент катализирует следующую химическую реакцию :
- Гидролиз (1-> 4) -бета-D-глюкозидных связей в целлюлозе и целлотетраозе с высвобождением целлобиозы с невосстанавливающих концов цепей
CBH1 дрожжей, например, состоит из сайта связывания углеводов, линкерной области и каталитического домена. [6] Как только цепь 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 лишь еще один пример многих проблем, с которыми сталкивается использование этих ферментов для создания биотоплива. [8]
После вышеуказанного шага процесс создания этанола выглядит следующим образом: [9] 3. Отделение сахаров от другого растительного материала. 4. Микробная ферментация сахарного раствора для создания спирта. 5. Дистилляция для очистки продуктов и получения примерно 9% чистого спирта 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 деградацию целлюлозы, и этапы ферментации могли бы происходить одновременно. [10] Это важное событие в том смысле, что оно делает более осуществимым крупномасштабное промышленное применение.
Рекомендации
- ^ a b 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., Rajgarhia V, van Zyl WH, Penttilä M (сентябрь 2011 г.). «Высокий уровень секреции целлобиогидролаз Saccharomyces cerevisiae» (PDF) . Биотехнология для биотоплива . 4 : 30. DOI : 10,1186 / 1754-6834-4-30 . PMC 3224389 . PMID 21910902 .
- ^ 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. DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1973.tb02952.x . PMID 4738092 .
- ^ Эрикссон К.Е., Петтерссон Б. (февраль 1975 г.). «Внеклеточная ферментная система, используемая грибом 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. DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1975.tb03921.x . PMID 235428 .
- ^ Холливелл Г., Гриффин М., Винсент Р. (апрель 1972 г.). «Роль компонента С 1 в целлюлозолитических системах» . Биохимический журнал . 127 (2): 43С. PMC 1178673 . PMID 5076675 .
- ^ 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. PMC 107808 . PMID 9620957 .
- ^ а б «Ферменты целлюлазы для преобразования биомассы в биотопливо и химические вещества» . Портал энергетических инноваций . Проверено 1 марта 2012 года .
- ^ «Ферменты для исследования альтернативной энергии» . Сигма Олдрич .
- ^ Дю Ф, Вольгер Э, Уоллес Л., Лю А., Капер Т., Келемен Б. (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. DOI : 10.1007 / s12010-009-8796-4 . PMID 19830597 .
- ^ 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. DOI : 10.1016 / j.biortech.2008.10.057 . PMID 19119005 .
- ^ Галазка, М. Джонатан и др. al (9 сентября 2010 г.). [1] «Транспорт целлодекстрина в дрожжах для улучшения производства биотоплива]
Внешние ссылки
- Целлюлоза + 1,4-бета-целлобиозидаза + (невосстанавливающий + конец) в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)