Cerrena Unicolor

17.4 Fenoly

Oxidace klasické Lac substrátu ABTS do laccase z Tetracystis aeria je rozšířený v chlorophycean řas. Například druhy Moewusinia, včetně Chlamydomonas moewusii a T. Aeria, vylučují domnělé “pravé” laky. Fenolické substráty jsou těmito enzymy optimálně oxidovány při neutrálním až alkalickém pH. Na Tetracystis laccase efektivně transformuje jiné sloučeniny, jako je bisfenol A, 17α-ethinylestradiol, nonylfenol a triclosan v přítomnosti ABTS jako redoxní mediátor, zatímco antracen, veratrylalcohol, a adlerol zůstávají beze změny. Možné přirozené funkce enzymů, jako je syntéza komplexních polymerů nebo detoxikační procesy, mohou pomoci přežití řas v nepříznivém prostředí. V kontaminovaných povrchových vodách mohou zelené řasy produkující Lac přispívat k rozpadu fenolických znečišťujících látek na životní prostředí .

Domnělé Lac (CotA) z Bacillus pumilus MK001 klonovaných a vyjádřil v E. coli bylo zjištěno, že být termostabilní vykazující poločas 60 minut při 80°C a ukázat potenciální vazebné afinity s ferulová kyselina, kávová kyselina, a vanilin .

fenoly jsou známé inhibitory celulázy a fermentačních mikroorganismů v biorefinačních procesech. Přidání Lac odstraňuje fenolické sloučeniny a následně snižuje fázi zpoždění fermentačního mikroorganismu. Aplikace Lac však snižuje uvolňování glukózy během enzymatické hydrolýzy. Podíl ligninu a složení fenolů jsou klíčovými hráči v inhibici celulázy, když je enzymatická hydrolýza kombinována s detoxikací Lac .

jednou zajímavou aplikací v biotechnologii životního prostředí je imobilizace Lac k odstranění fenolických kontaminantů oxidací. Pyrogenní oxid křemičitý nanočástice mají zajímavý potenciál jako podpůrný materiál pro Lac imobilizace přes sorpční asistované imobilizace v pohledu aplikací, jako je například odstranění mikro-znečišťující látky ve vodné fází. Znehybnění Lac z Leviathan rodu, Coriolopsis polygonální, Cerrena unicolor, P. ostreatus a T. versicolor na pyrogenní oxid křemičitý nanočástice, samostatně nebo v kombinaci, vytváří zvýšené aktivity nad pH se pohybují mezi 3 a 7. Různé laky se liší svou pH optima a afinitou k substrátu. Využití jejich rozdílů umožnilo formulaci nanobiokatalyzátoru na míru schopného oxidovat širší rozsah substrátů než rozpuštěné nebo samostatně imobilizované enzymy. Nanobiokatalyzátor má potenciál pro biochemickou oxidaci při eliminaci více cílových znečišťujících látek . Bylo potvrzeno, že nonvocational nanobiocatalysts získané Lac imobilizace na nanočástice oxidu křemičitého vlastnil široké substrátové spektrum, pokud jde o degradaci vzpurné znečišťujících látek, jako jsou fenolické endokrinní disruptory (bisfenol A) .To podtrhuje potenciál nanočástic oxidu křemičitého/kompozitů laccase pro pokročilé biologické čištění odpadních vod.

Lacs jsou schopny katalyzovat jedno-elektronové oxidace fenolických sloučenin do radikální meziprodukty, které mohou následně pár k sobě pomocí kovalentní vazby. Předpokládá se, že tyto reakce hrají důležitou roli v procesu humifikace a transformaci kontaminantů obsahujících fenolické funkce v životním prostředí. Reakce model byl vyvinut integrace kov-HA závazné rovnováhy a kinetické rovnice, předpovídání míra transformace triclosanu v přítomnosti HA a dvojmocné kovové ionty, včetně Ca2+, Mg2+, Cd2+, Co2+, Mn2+, a Ba2+ a Zn2+ .

hydroxylované polybromované difenylethery (OH-PBDE) byly často nalezeny v mořské biosféře jako vznikající organické kontaminanty. Produkce OH-PBDEs je pravděpodobně výsledkem vazby bromofenoxy radikálů, generovaných oxidací katalyzovanou Lac 2,4-DBP nebo 2,4,6-TBP. Transformace bromfenolů Lac je závislá na pH a je také ovlivněna enzymatickou aktivitou. S ohledem na množství 2,4-DBP a 2,4,6-TBP a fylogenetická distribuce Lac v prostředí, Lac-katalyzované přeměny bromophenols může být potenciálně důležitou trasu pro přirozenou biosyntézu OH-Pbde .

Phanerochaete chrysosporium patří do skupiny lignin-degradujících hub, které vylučují různé oxidoreductive enzymů, včetně lignin peroxidáza (LiP) a mangan peroxidázy (MnP). Produkce laků v této houbě však nebyla zcela prokázána a zůstává kontroverzní. Na coexpression z LacIIIb gen z T. versicolor a vpl2 gen z Pleurotus p., a také endogenní geny mnp1 a lipH8 lepší cooverexpression z peroxidases a laccases až pětinásobně ve srovnání s wild-type druhů. Transformant kmeny mají široké spektrum fenolických/nonphenolic biotransformace a vysoké procento v syntetické barvivo odbarvování ve srovnání s rodičovským kmenem a jsou jednoduché a efektivní coexpression Lacs a peroxidases ve vhodných basidiomycete druhů .

nedávno byl Lac aplikován na nanobiotechnologie, což je rostoucí oblast výzkumu, a katalyzuje reakce přenosu elektronů bez dalších kofaktorů .

uhlíkové nanočástice jsou slibnými kandidáty na imobilizaci enzymů. Ve srovnání s volným Lac mají imobilizované enzymy významně snížené reakční rychlosti. Difuzní omezení vyvolané agregací uhlíkových nanočástic nelze ignorovat, protože může vést ke zvýšení reakčních dob, nízké účinnosti a vysokým ekonomickým nákladům. Kromě toho se tento problém zhoršuje, když jsou přítomny nízké koncentrace kontaminujících látek v životním prostředí .

bisfenol A (BPA) je chemická látka narušující endokrinní systém, která je všudypřítomná v životním prostředí kvůli širokému průmyslovému použití. Extracelulární Lac nejrozšířenější houby na světě (tj., white-rot houba, P. ostreatus) účinně degradován BPA. Expozice BPA nemá žádné škodlivé účinky na tuto jedlou houbu .

odstranění BPA tím, Lac v kontinuální enzymatickou membránový reaktor hodnocena v syntetické a reálné biologicky čištěných odpadních vod v reaktoru, konfigurace na základě míchá nádrž reaktoru spolu s keramickou membránou, ukázal téměř úplné odstranění BPA. Polymerace a degradace jsou pravděpodobnými mechanismy transformace BPA Lac .

organismy z kmene Basidiomycota mají enormní bioremediační potenciál svými fenoloxidázami při degradaci fenolů. Lac a tyrosináza jsou hlavně v T. versicolor a Agaricus bisporus. Objevily se nové slibné producenty enzymů divokého typu a byla také vytvořena řada rekombinantních kmenů, založené hlavně na kvasinkách nebo kmenech Aspergillus jako hostitelé. Konstrukce umožňují aplikace pro degradaci fenolů, polyfenolů, kresolů, alkylfenolů, naftolů, bisfenolů a halogenovaných (bis)fenolů. Biologické a fyzikálně-chemické metody by mohly být kombinovány, aby byly procesy vhodné pro průmyslové použití .

rostlinné peroxidázy mají silný potenciál pro dekontaminaci odpadních vod znečištěných fenolem. Rozsáhlé použití těchto enzymů pro depollution fenolu vyžaduje levný, hojný a snadno přístupný materiál obsahující peroxidázu. Bramborová buničina, odpadní produkt škrobového průmyslu, obsahuje velké množství aktivních peroxidáz a enzymy bramborové buničiny udržují svou aktivitu při pH 4-8 a jsou stabilní v širokém teplotním rozmezí. Účinnost odstraňování fenolu bramborové buničiny je vyšší než 95% .

Imobilizovaných Lac na nanoporézní křemík korálky snížit více než 90% z 2,4-dinitrofenol, v krátkém čase (12 hodin). Imobilizační proces zlepšuje aktivitu a udržitelnost Lac pro degradaci znečišťující látky. Teploty nad 50°C snižují aktivitu enzymu na přibližně 60%. PH a koncentrace mediátoru však nemohly ovlivnit aktivitu enzymu. Kinetická degradace je v souladu s Michaelis-Mentenovou rovnicí .

vodné exsudáty Jílek (Lolium perenne) mohou degradovat BPA jak v nepřítomnosti, tak v přítomnosti přírodní organické hmoty (NOM). V exsudátech s přídavkem NOM je degradační proces delší než bez NOM. Aktivity peroxidázy a Lac v exsudátech naznačují významné zapojení těchto enzymů do degradace BPA .

Organofluorin sloučeniny se staly důležité stavební bloky pro širokou škálu pokročilých materiálů, polymerů, agrochemikálií a léčiv. Koncept pro zavedení trifluoromethyl group do nechráněné fenoly tím, že zaměstná lentikats (Lac), tBuOOH, a buď Langloise činidla nebo Baran je zinek sulfinate bylo dosaženo. Tato metoda se opírá o rekombinaci dvou radikálních druhů, konkrétně fenol radikální kationty, vytvořené přímo Lac a CF3 radikály. Lacně katalyzovaná trifluormethylace probíhá za mírných podmínek a degraduje trifluormethyl-substituované fenoly, které nebyly klasickými metodami k dispozici .

Sladkovodní ascomycete Phoma Sp. strain UHH 5-1-03 has potential for practical micropollutant removal. Bisphenol A (BPA), carbamazepine (CBZ), 17α-ethinylestradiol (EE2), diclofenac (DF), sulfamethoxazole (SMX), technical nonylphenol (t-NP), and triclosan (TCS) are substrates with the rank order: EE2≫BPA>TCS>t-NP>DF>SMX>CBZ. The obtained metabolites indicate hydroxylation, cyclization, and decarboxylation reactions, as well as oxidative coupling typical for Lac reactions. The observations strongly suggest that the extracellular Lac of Phoma sp. largely contributes to fungal biotransformation .

zvýšená pozornost byla věnována nanobiokatalýze. Lac reverzibilně imobilizovaný Na Cu (ΙΙ) – A mn(ΙΙ)-chelátové magnetické mikrosféry byl úspěšný při odstraňování BPA z vody. Ve srovnání s volným Lac se výrazně zlepšila tepelná a skladovací stabilita imobilizovaného Lac. Více než 85% BPA bylo odstraněno za optimálních podmínek .

použití enzymů v roztoku pro úpravu vody má však omezení nepoužitelnosti, krátké životnosti enzymů a vysokých nákladů na jedno použití. Chen et al. vyvinul nový typ biokatalyzátoru imobilizací houbového Lac na povrchu kvasinkových buněk pomocí technik syntetické biologie. Biokatalyzátor je označován jako surface display Lac (SDL) a může být znovu použit s vysokou stabilitou, protože si zachoval 74% počáteční aktivity po osmi opakovaných dávkových reakcích. Účinnost SDL a důkaz koncepce při léčbě kontaminantů vznikajících obav byly prokázány bisfenolem A a sulfamethoxazolem.