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Articulo de referencia

Celulosa 1,4-β-celobiosidasa (extremo no reductor)

La celulosa 1,4-β-celobiosidasa ( EC 3.2.1.91 , exo-celobiohidrolasa, β-1,4-glucano celobiohidrolasa, β-1,4-glucano celobiosilhidrolasa, 1,4-β-glucano celobiosidasa, exoglucanas...

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La celulosa 1,4-β-celobiosidasa ( EC 3.2.1.91 , exo-celobiohidrolasa, β-1,4-glucano celobiohidrolasa, β-1,4-glucano celobiosilhidrolasa, 1,4-β-glucano celobiosidasa, exoglucanasa, avicelasa, CBH 1, celulasa C1, celobiohidrolasa I, celobiohidrolasa, exo-β-1,4-glucano celobiohidrolasa, 1,4-β- D -glucano celobiohidrolasa, celobiosidasa) es una enzima de interés por su capacidad de convertir la celulosa en productos químicos útiles, en particular etanol celulósico .

El principal impedimento tecnológico para la utilización generalizada de la celulosa como combustible sigue siendo la falta de tecnologías de bajo costo para convertirla. [ 1 ] Una solución es el uso de organismos capaces de realizar esta conversión. [ 1 ] El desarrollo de tales organismos, como Saccharomyces cerevisiae , que es capaz de secretar altos niveles de celobiohidrolasas, ya está en marcha. [ 1 ] Las celobiohidrolasas son exoglucanasas derivadas de hongos.

El nombre sistemático es 4-β- D -glucano celobiohidrolasa (extremo no reductor). [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

Función

Esta enzima cataliza la hidrólisis de los enlaces (1→4)-β- D -glucosídicos en la celulosa y la celotetraosa , liberando celobiosa de los extremos no reductores de las cadenas.

La CBH1 de la levadura, por ejemplo, está compuesta por un sitio de unión a carbohidratos, una región de enlace y un dominio catalítico. [ 6 ] Una vez que la cadena de celulosa se une, pasa a través de un sitio activo en forma de túnel donde se descompone en segmentos de dos azúcares llamados celobiosa. [ 6 ] [ 7 ] La estructura de la enzima se puede observar en la primera figura. La segunda figura muestra la actividad de la enzima, tanto la unión de la celulosa a la enzima como el producto de este paso, la celobiosa. Sin embargo, las investigaciones sugieren que la actividad de la CBH1 se ve fuertemente inhibida por el producto, la celobiosa. La determinación de una enzima que no se vea tan fuertemente inhibida por el producto o encontrar una manera de eliminar la celobiosa del entorno de la enzima son solo algunos ejemplos de los muchos desafíos que enfrenta el uso de estas enzimas para la creación de biocombustibles. [ 8 ]

Estructura de CBH1, generada usando PyMOL.
CBH1 se centró en el sitio activo donde la celulosa se escinde en celobiosa, generada mediante pymol.

Después del paso anterior, el proceso para crear etanol es el siguiente: [ 9 ] 3. Separación de azúcares de otros materiales vegetales. 4. Fermentación microbiana de la solución de azúcar para crear alcohol. 5. Destilación para purificar los productos y producir aproximadamente un 9% de alcohol puro. 6. Purificación adicional para lograr una pureza de etanol de aproximadamente el 99,5%.

También se han logrado mejoras notables en este ámbito. Por ejemplo, se ha desarrollado una cepa de levadura capaz de producir su propia enzima digestora de celulosa, lo que permitiría realizar simultáneamente la degradación de la celulosa y la fermentación. [ 10 ] Este es un avance importante, ya que facilita las aplicaciones industriales a gran escala.

Referencias

  1. ^ Ilmén M, den Haan R , Brevnova E, McBride J, Wiswall E, Froehlich A, Koivula A, Voutilainen SP, Siika-Aho M , la Grange DC, Thorngren N, Ahlgren S, Mellon M, Deleault K, Rajgarhia V, van Zyl WH, Penttilä M (septiembre de 2011). "Alto nivel de secreción de celobiohidrolasas por Saccharomyces cerevisiae " (PDF) . Biotecnología para Biocombustibles . 4 (1) 30. Código Bib : 2011BB......4...30I . doi : 10.1186/1754-6834-4-30 . PMC 3224389 . PMID 21910902 .  
  2. ↑ Berghem LE, Pettersson LG (agosto de 1973). "El mecanismo de degradación enzimática de la celulosa. Purificación de una enzima celulolítica de Trichoderma viride activa sobre celulosa altamente ordenada" . European Journal of Biochemistry . 37 (1): 21–30 . doi : 10.1111/j.1432-1033.1973.tb02952.x . PMID 4738092 . 
  3. ↑ Eriksson KE, Pettersson B (febrero de 1975). "Sistema enzimático extracelular utilizado por el hongo Sporotrichum pulverulentum ( Chrysosporium lignorum) para la degradación de la celulosa. 3. Purificación y caracterización fisicoquímica de una exo-1,4-β-glucanasa" . European Journal of Biochemistry . 51 (1): 213–8 . doi : 10.1111/j.1432-1033.1975.tb03921.x . PMID 235428 . 
  4. ↑ Halliwell G, Griffin M, Vincent R (abril de 1972). "El papel del componente C 1 en los sistemas celulolíticos" . The Biochemical Journal . 127 (2): 43P. doi : 10.1042/bj1270043Pa . PMC 1178673. PMID 5076675 .  
  5. ↑ Zverlov VV, Velikodvorskaya GV, Schwarz WH, Bronnenmeier K, Kellermann J, Staudenbauer WL (junio de 1998). "Estructura multidominio y localización celulosómica de la celobiohidrolasa CbhA de Clostridium thermocellum " . Journal of Bacteriology . 180 (12): 3091–9 . doi : 10.1128/JB.180.12.3091-3099.1998 . PMC 107808. PMID 9620957 .  
  6. 1 2 "Enzimas celulasas para la conversión de biomasa en biocombustibles y productos químicos" . Portal de Innovación Energética . Consultado el 1 de marzo de 2012 .
  7. ↑ "Enzimas para la investigación de energías alternativas" . Sigma Aldrich .
  8. ↑ Du F, Wolger E, Wallace L, Liu A, Kaper T, Kelemen B (mayo de 2010). "Determinación de la inhibición del producto de CBH1, CBH2 y EG1 mediante un nuevo ensayo de actividad de celulasa". Bioquímica Aplicada y Biotecnología . 161 ( 1–8 ): 313–7 . doi : 10.1007/s12010-009-8796-4 . PMID 19830597. S2CID 36288505 .  
  9. ↑ Zhu JY, Pan XJ, Wang GS, Gleisner R (abril de 2009). "Pretratamiento con sulfito (SPORL) para la sacarificación enzimática robusta de abeto y pino rojo". Bioresource Technology . 100 (8): 2411–8 . Bibcode : 2009BiTec.100.2411Z . doi : 10.1016/j.biortech.2008.10.057 . PMID 19119005 . 
  10. ↑ Galazka, Jonathan M.; Tian, ​​Chaoguang; Beeson, William T.; Martinez, Bruno; Glass, N. Louise; Cate, Jamie HD (2010). " Transporte de celodextrina en levadura para una mejor producción de biocombustibles" . Science . 330 (6000): 84– 86. Bibcode : 2010Sci...330...84G . doi : 10.1126/science.1192838 . PMID 20829451. S2CID 20444539 .