Lichenin

Kapcsolódó kifejezések:

Poliszacharid
Poliszacharidok
Glükán
Enzimatikus hidrolízis
Megfagyás
Gabona
Zab
Árpa
Cetraria islandica

Letöltés PDF formátumban

Erről az oldalról

A β-glükánok kémiája

1.H.4.a Lichen (1,3; 1,4) -β-glükánok

Az (1,3; 1,4) -β-glükán-lichenin forró vízzel extrahálható az izlandi moha (Cetraria islandica) lepkeiből. A glükán a mikobiont sejtfalaiban található (Honegger és Haisch, 2001). A gabona társaival összehasonlítva a lichenin sokkal nagyobb arányú tri-/tetra-szacharid-építő egységeket tartalmaz (lásd a 2. táblázatot), bár e két oligoszacharid tartalma csak 75%, szemben a gabona-glükánok> 90% -ával; a DP 5–14 sejt-oligoszacharidok a molekula 22% -át teszik ki.

Lichenin-szerű poliszacharidokról számos más zuzmóról számoltak be (Stone és Clarke, 1992; Carbonero és mtsai, 2001, 2002, 2005, 2006).

Az (1,3; 1,4) -β-glükánok eloszlása, finom szerkezete és működése a fűben és más taxonokban

Zuzmók és gombák

Annak ellenére, hogy zuzmókban elterjedtek, csak egy nem zuzmás gomba, az ascomycete Aspergillus fumigatus sejtfalaiban jelentettek (1,3; 1,4) -β-glükánokat, ahol egy nagyon komplex részeként fordulnak elő, lúgban oldhatatlan heteropoliszacharid (Fontaine et al., 2000).

Kölcsönhatások a fehérjék és az (1,3) -β-glükánok és a kapcsolódó poliszacharidok között

I.D.c CBM11

A CBM11 egy kis család, amelynek csak nyolc tagját jelentették be - ezek mind az endo-1,4-β-glükanázok moduljai (Coutinho és Henrissat, 1999). Jelenleg egy szerkezet áll rendelkezésre a CBM11 számára a C. thermocellum Lic26A-CelE-től (CtCBM11, PDB ID: 1V0A) (Malburg et al., 1997). Ez az enzim mind az 5., mind a 26. család katalitikus doménjét tartalmazza, amelynek differenciális aktivitása van (1,3) -β-glükán és (1,3; 1,4) -β-glükán ellen. Az, hogy a magányos CBM ebben az összefüggésben preferenciálisan kötődik-e az előre jelzett szubsztrátok egyikéhez, vagy kölcsönösen kölcsönhatásba lép mindkettővel, fontos biológiai kérdés a CBM filogenitás és a β-glükán felismerés megértése szempontjából.

A CtCBM11 kötődési profiljának vizsgálatához a modult különböző komplex poliszacharidok könyvtárával szemben teszteltük (Carvalho et al., 2004). Az affinitás gélelektroforézist alkalmazva kimutatták, hogy a Ct CBM11 a legnagyobb affinitással köti az (1,3; 1,4) -β-glükánokat, a zab β-glükánt és a lichenint; gyengébb kötődést mutat a hidroxi-etil-cellulózhoz, a glükomannánhoz és a zab tönköly xilánhoz; és nem léptek kölcsönhatásba tiszta (1,3) -β-glükánokkal. Ezt a megfigyelést izotermális titráló kalorimetriával támasztották alá, amely meghatározta, hogy (1,3; 1,4) -β-glükánok, beleértve a lichenint, a zab β-glükánt és (1,3; 1,4) -β-glükotetraszacharidokat, ~ 5-szer nagyobb affinitás, mint az (1,4) -β-oligoglükozidoké (Carvalho et al., 2004). Az (1,3; 1,4) -β-glükánokkal és (1,4) -β-glükánokkal folytatott preferenciális kölcsönhatások párhuzamosan kísérik a mellékelt GH 5 és 26 katalitikus modulok aktivitását, és jelzik, hogy a CtCBM11 mindkét glikozidáz toborzására alkalmas. eltérő specifitások az alkalmazható célszubsztrátumokhoz. Azt, hogy a downstream enzimatikus aktivitások egyidejűek-e (a GH5A és a GH26 egyszerre aktívak) vagy egymás után következnek-e (az egyik enzim elmarad a másiktól, a szubsztrát koncentrációjától függ).

A CtCBM11 szerkezete egy zselés tekercs topológiájú β-szendvics, amely két szerkezeti kalciumatomot tartalmaz (5A. Ábra) (Malburg et al., 1997). Az első kalcium a konvex β-lapon belül helyezkedik el, a második pedig az N- és a C-vég közelében lévő hurktartományokon belül koordinálódik, ami stabilitást biztosít ennek a régiónak, amelynek nincs jelentős másodlagos szerkezete. A kötési helyet a konkáv β-lapra hely-irányított mutagenezissel térképeztük fel, amely három aromás csoport jelentőségét mutatta a komplexképződésben: Y22, Y53 és Y129. A β-glükán felismerés molekuláris meghatározóinak helyszíni boncolása és felderítése várja az (1,3; 1,4) - és (1,4) -β-oligoglükozidokat tartalmazó fehérjekomplexek jelentését.

5. ábra:. (A) A CtCBM11 rajzos ábrázolása két kalciumatommal komplexben, gömbként ábrázolva (PDB ID: 1V0A). (B) A CcCBM17 rajzfilmábrázolása gömbként feltüntetett kalciumatommal komplexben (PDB ID: 1J83). (C) A CcCBM17 oldószerhez hozzáférhető felületi modellje cellotetraózzal komplexben (PDB ID: 1J84). A sekély kötő hasadékot két felületi aromás maradékkal, a Trp88 és Trp135, valamint a Gln129 béléssel látják el. (D) A Bsp CBM28 (PDB ID: 1UWW) fali szemmel sztereó nézete Ct CBM17-kel (sárga, PDB ID: 1V0A). Megjelennek a Bsp CBM28 (Trp68, Trp77 és Trp119) kötődésében szerepet játszó aromás csoportok. A CtCBM17-ből származó cellotetraose-ligandum látható. A színspecifikációk a panelek színeire vonatkoznak.

Az (1,3) -β-glükánok fizikai-kémia

II.C.3 Gabona (1,3; 1,4) -β-glükánok gélesedése

22. ábra:. Lánc kölcsönhatások egy (1,3; 1,4) -β-glükánban gélesedéshez vezetnek. (A) Az egymást követő (1,4) -β-kapcsolatok szekvenciái asszociálnak. (B) Az egymást követő cellotrióz egységek társulása (1,3) -β-kötésekkel összekapcsolva, amely spirális szerkezetet képez.

Böhmtől és Kulickétől (1999) .

3. táblázat:. Kompressziós modulus (E), valódi feszültség (τ tr) és valódi törzs (ε tr) meghibásodás esetén az (1,3; 1,4) -β-glükán géleknél 8% (w/v) koncentrációban

MintaDP3/DP4E (kPa) τ tr (kPa) e tr

Zab200	2.1	36.6	4.5	0,22
Árpa200	3.0	36.7	6.3	0,38
Búza200	3.1	44.6	18.5	0.5
Zab100	2.1	39.7	2.5	0,08
Árpa100	2.8	55.7	4.6	0,16
Lichenin100	24.5	91.1	24.3	0,27

200 és 100 a hozzávetőleges moláris tömeg × 10 −3. A gél kikeményedése és mérési hőmérséklete 25 ° C. Lazaridou et al. (2004).

Az (1,3) -β-glükánok és a hozzájuk kapcsolódó poliszacharidok evolúciós aspektusai

4.7.3 (1,3; 1,4) -β-glükánok előfordulása

2. ábra:. (1,3; 1,4) -β-glükánok előfordulása a glaucophytáktól, a vörös algáktól és a zöld algáktól kezdve a kommelinid Poalesig: a. a vörös algában a Kappapheus tartalmazza a szulfatált formát; b. az Ulva klorofita alga glükánja xilózt tartalmaz; c. a sivatagban lévő Micrasterias-ban (charophyte alga); d. a Locopholea májmortában található glükán (bryophita) arabinózt tartalmaz; e. az Equisetum monilofita nemzetségben (zsurló); f. a Poaceae és a kapcsolódó „core Poales” családokban a Poales sensu lato-ban.

Trichoderma enzimek a textilipar számára

Terhi Puranen,. Jari Vehmaanperä, a Trichoderma biotechnológiájában és biológiájában, 2014

Enzimosztályok a katalitikus aktivitás alapján

Az ipari enzimeket hagyományosan az IUB enzim-nómenklatúra szerint osztályozták, amely mind a reakció típusán, mind a szubsztrát-specifitáson alapul (Bairoch, 2000). Például a cellulázok a hidrolázokhoz és a glikozil-hidrolázok alosztályához tartoznak, vagyis az O- és S-glikozil-vegyületeket hidrolizáló enzimekhez (EC 3.2.1. ×). A trichoderma-cellulázokat endo-enzimekre osztják, amelyek a polimerlánc közepén hidrolizálnak, és exo-hatású hidrolázokra, amelyek a redukáló vagy nem redukáló végből dolgoznak fel. A trichoderma endoglükanázok az EC 3.2.1.4 osztályba tartoznak, és hidrolizálják az (1 → 4) -β-d-glükozid kötéseket a cellulózban, a licheninben és a gabona β-d-glükánban. A cellobiohidroláz I (EC 3.2.1.176) felszabadítja a cellobiózt a lánc redukáló végéből, míg a cellobiohidroláz II (EC 3.2.1.91) a cellulóz nem redukáló végén hat. A cellulóz teljes hidrolízise során úgy gondolják, hogy az endoglükanázok megtámadják a cellulóz amorf régióit, és olyan láncvégeket állítanak elő, amelyek az exoglukanázok (cellobiohidrolázok) szubsztrátumaként szolgálnak, amelyek szintén képesek a kristályos régióra hatni. Ez utóbbi enzimek előállítják a diszacharid cellobiózt, amelyet a β-glükozidáz két glükózmonomerré hidrolizál (Zhang és Lynd, 2004; Sticklen, 2008).

Az IUB osztályozás nem tükrözi az enzimek szerkezeti jellemzőit, ezért az enzimek osztályozására egy másik megközelítést alkalmaztak (Henrissat, 1991). Ez az enzimek szoros vagy szekvencia-hasonlóságain alapul, és nagyban megkönnyítette a peptidszekvenciákra és a háromdimenziós fehérjeszerkezetekre vonatkozó adatok felhalmozása. A CAZy adatbázist (a szénhidrát-aktív enzimekhez) a http://www.cazy.org címen tartják fenn, és jelenleg több mint 130 glikozid-hidroláz családot sorol fel. A fő Trichoderma endoglükanázok a GH 5. családba (endoglukanáz II vagy EGII), a GH 7. családba (endoglükanáz I vagy EGI) és a GH 12. családba (endoglukanáz III vagy EGIII) tartoznak. Az I és II cellobiohidrolázok a 7. és 6. GH családhoz vannak rendelve. A Trichoderma reesei rendelkezik egy endoglükanáz EGV-vel is, amely a 45-ös glikozid-hidroláz családba tartozik. A GH 45-ös család fontos enzimosztály, mivel számos családtagot, például a Humicola, Thielavia vagy Melanocarpus nemzetségből származóakat, textilipari alkalmazásokban használnak (Schülein, 2000; Haakana és mtsai, 2004). A Trichoderma EGV jellemzői azonban jelentősen eltérnek a textilpiacon elérhető GH45 cellulázokétól. A Trichoderma EGV így nem került kereskedelmi forgalomba (Karlsson et al., 2002).

A CAZy-osztályozás tükrözte a gén- és fehérje-nómenklatúrát is: azt javasolták, hogy a géneket GH-családjuk szerint jelöljék meg, betűkódokkal ábécé sorrendben, azonos géncsoporthoz tartozó enzimeket kódoló több gén esetében (Henrissat et al., 1998 ). Így a Trichoderma cellulázok cellobiohidroláz I és endoglükanáz I azonos családba tartozó génjei - a GH7 - cel7A és cel7B rövidítéssel rendelkeznek, a jelentett fehérjeszekvenciák sorrendje szerint. Míg a rendszer leegyszerűsíti a különböző organizmusok különböző hidrolázainak összehasonlítását, hátránya, hogy a különböző hatásmódú enzimeknek hasonló betűszavai vannak, például az exo-hatású cellobiohidroláz I (Cel7A) és az endo hatású endoglükanáz I (Cel7B). . Továbbá, mivel a betűkód a felfedezés sorrendjét tükrözi, nem pedig a struktúrát vagy az aminosav-szekvenciát, a különböző organizmusokban hasonlóan ható vagy homológ enzimek eltérő betűkódokkal rendelkeznek.

Az áttekinthetőség érdekében kettős rövidítést használunk ebben az áttekintésben: például az endoglükanáz II EGII/Cel5A kóddal rendelkezik.