Cerrena Unicolor

17.4 fenolit

tetracystis aeria-bakteerin aiheuttama klassisen Lac-substraatin hapetus ABTS: llä on yleistä klorofysikaalilevissä. Esimerkiksi moewusinian lajit, kuten Chlamydomonas moewusii ja T. aeria, erittävät oletettuja “todellisia” Laceja. Nämä entsyymit hapettavat fenolisubstraatit optimaalisesti neutraalissa emäksisessä pH: ssa. Tetrakystis laccase muuntaa tehokkaasti muita yhdisteitä, kuten bisfenoli A: ta, 17α-etinyyliestradiolia, nonyylifenolia ja triklosaania Abts: n läsnä ollessa redox-välittäjänä, kun taas antraseeni, veratryylialkoholi ja adleroli pysyvät muuttumattomina. Entsyymien mahdolliset luonnolliset toiminnot, kuten kompleksisten polymeerien synteesi tai detoksifikaatiomenetelmät, voivat edistää levien selviytymistä epäsuotuisissa ympäristöissä. Saastuneissa pintavesissä levää tuottavat viherlevät saattavat edistää fenolisten epäpuhtauksien hajoamista ympäristöön .

E. coli-bakteerissa kloonatun ja ilmaistun Bacillus pumilus MK001-bakteerin oletetun Lac: n (Cota) todettiin olevan termostabiilia, ja sen puoliintumisaika oli 60 minuuttia 80°C: n lämpötilassa, ja sen havaittiin mahdollisesti sitoutuvan ferulihappoon, kofeiinihappoon ja vanilliiniin .

fenolit ovat tunnettuja sellulaasin ja fermentoivien mikro-organismien inhibiittoreita biorefinaatioprosesseissa. Lac: n lisääminen poistaa fenoliyhdisteet ja vähentää myöhemmin fermentoivan mikro-organismin lag-vaihetta. Lac: n käyttö kuitenkin vähentää glukoosin vapautumista entsymaattisen hydrolyysin aikana. Ligniinin osuus ja fenolien koostumus ovat keskeisiä tekijöitä sellulaasin estämisessä, kun entsymaattinen hydrolyysi yhdistetään Lac-detoksifikaatioon .

yksi mielenkiintoinen sovellus ympäristöbiotekniikassa on Lac: n immobilisointi fenolisten epäpuhtauksien poistamiseksi hapettumisen avulla. Savuavilla piidioksidinanohiukkasilla on mielenkiintoinen potentiaali Lac-immobilisaation tukimateriaalina sorptioavusteisen immobilisoinnin avulla, kun tarkastellaan sovelluksia, kuten mikrosaasteiden poistamista vesifaaseissa. Leviathan-suvun (Coriolopsis polygonal, Cerrena unicolor, P. ostreatus ja T. versicolor) Lac: n immobilisointi savuaviin silikananohiukkasiin erikseen tai yhdessä lisää aktiivisuutta pH-alueella 3-7. Eri Lacs eroavat niiden pH optima ja substraatin affiniteetti. Niiden erojen hyödyntäminen mahdollisti räätälöidyn nanobiokatalyytin, joka kykeni hapettamaan laajemman substraattialueen kuin liuenneet tai erikseen immobilisoidut entsyymit. Nanobiokatalyytillä on mahdollisuus biokemialliseen hapettumiseen useiden kohdesaasteiden eliminoinnissa . On vahvistettu, että nonvokationaaliset nanobiokatalyytit, jotka on saatu Lac-immobilisaatiolla silikananohiukkasiin, omaavat laajan substraattispektrin vastahakoisten epäpuhtauksien, kuten fenolisten EDC-yhdisteiden (bisfenoli A), hajoamisen suhteen .Tämä korostaa savuavien piidioksidinanohiukkasten / laccase-komposiittien potentiaalia pitkälle kehitetyssä biologisessa jäteveden käsittelyssä.

Lacs kykenee katalysoimaan fenoliyhdisteiden yhden elektronin hapettumista radikaalien välituotteiksi, jotka voivat myöhemmin pariutua keskenään kovalenttisten sidosten avulla. Näillä reaktioilla uskotaan olevan tärkeä rooli humifikaatioprosessissa ja fenolisia funktioita sisältävien vierasaineiden muuntumisessa ympäristössä. Reaktiomalli kehitettiin integroimalla metalli-HA: n sitovia tasapainotiloja ja kineettisiä yhtälöitä, ennustaen triklosaanin muuntumisnopeutta ha: n ja kaksiarvoisten metalli-ionien läsnä ollessa, mukaan lukien Ca2+, Mg2+, Cd2+, Co2+, Mn2+, Ba2+ ja Zn2+ .

Hydroksyloituja polybromidifenyylieettereitä (OH-PBDE) on löydetty usein meren biosfääristä kehittyvinä orgaanisina vierasaineina. OH-PBDE: iden tuotanto on todennäköisesti seurausta 2,4-DBP: n tai 2,4,6-TBP: n Lac-katalysoidulla hapettumisella syntyneiden bromifenoksiradikaalien kytkemisestä. Bromifenolien muunnos Lac: n vaikutuksesta on pH-riippuvainen, ja siihen vaikuttaa myös entsymaattinen aktiivisuus. Kun otetaan huomioon 2,4-DBP: n ja 2,4,6-TBP: n runsaus ja Lac: n fylogeneettinen jakautuminen ympäristössä, Bromifenolien Lac: n katalysoima konversio saattaa olla tärkeä väylä Oh-PBDE: iden luonnolliselle biosynteesille .

Phanerochaete chrysosporium kuuluu ryhmään ligniiniä hajottavia sieniä, jotka erittävät erilaisia oksidoreduktiivisia entsyymejä, kuten ligniiniperoksidaasia (LiP) ja mangaaniperoksidaasia (MNP). Kuitenkin tuotanto Lacs tässä sieni ei ole täysin osoitettu ja edelleen kiistanalainen. T. Versicolorin Laciib-geenin ja Pleurotus eryngii-geenin vpl2-geenin sekä endogeenisten geenien mnp1 ja lipH8 yhteisekspressio paransi peroksidaasien ja repeämien yhteisekspressiota jopa viisinkertaiseksi verrattuna luonnonvaraisiin lajeihin. Transformanttikannoilla on laaja kirjo fenolisessa / ei-fenolisessa biotransformaatiossa ja suuri osuus synteettisessä väriaineessa dekolorisaatiossa verrattuna vanhempiin kantoihin, ja ne ovat helppo ja tehokas Lacs: n ja peroksidaasien yhteisekspressio sopivissa basidiomycete-lajeissa .

viime aikoina Lac: tä on sovellettu nanobioteknologiaan, joka on kasvava tutkimusala, ja se katalysoi elektroninsiirtoreaktioita ilman ylimääräisiä kofaktoreita .

Hiilinanohiukkaset ovat lupaavia ehdokkaita entsyymin immobilisaatioon. Vapaaseen lakiin verrattuna immobilisoidut entsyymit ovat merkittävästi alentaneet reaktionopeuksia. Hiilinanohiukkasten aggregaation aiheuttamaa diffuusiorajoitusta ei voida jättää huomiotta, koska se voi johtaa lisääntyneisiin reaktioaikoihin, alhaiseen hyötysuhteeseen ja korkeisiin taloudellisiin kustannuksiin. Lisäksi tämä ongelma pahenee, kun ympäristön epäpuhtauksien pitoisuudet ovat alhaiset .

bisfenoli A (BPA) on hormonitoimintaa häiritsevä kemikaali, jota esiintyy kaikkialla ympäristössä sen laajan teollisen käytön vuoksi. Maailman laajimmin viljellyn sienen (ts., white-rot sientä, P. ostreatus) tehokkaasti hajonnut BPA. Altistuminen BPA ei ole haitallisia vaikutuksia tähän syötävä sieni .

se, että Lac poisti BPA: n jatkuvassa entsymaattisessa kalvoreaktorissa, joka arvioitiin synteettisissä ja todellisissa biologisesti käsitellyissä jätevesissä reaktorikonfiguraatiossa, joka perustui sekoitussäiliöreaktoriin, joka oli kytketty keraamiseen kalvoon, osoitti BPA: n lähes täydellisen poistumisen. Polymerointi ja hajoaminen ovat todennäköisiä mekanismeja BPA transformaation Lac .

basidiomycota-pääjaksoon kuuluvilla eliöillä on fenolioksidaasien vaikutuksesta valtava bioremediaatiopotentiaali fenolien hajoamisessa. Lac ja tyrosinaasi ovat pääasiassa T. versicolorissa ja Agaricus bisporuksessa. Uusia lupaavia villityyppisiä entsyymien tuottajia on ilmaantunut, ja myös useita rekombinanttikantoja on rakennettu, jotka perustuvat pääasiassa hiivoihin tai Aspergillus-kantoihin isäntinä. Konstruktiot mahdollistavat fenolien, polyfenolien, kresolien, alkyylifenolien, naftolien, bisfenolien ja halogenoitujen (bis)fenolien hajoamisen. Biologisia ja fysikaalis-kemiallisia menetelmiä voitaisiin yhdistää, jotta prosessit soveltuisivat teolliseen käyttöön .

Kasviperoksidaaseilla on vahva potentiaali fenolien saastuttaman jäteveden puhdistamiseen. Näiden entsyymien laajamittainen käyttö fenolinpoistoon vaatii halpaa, runsasta ja helposti saatavilla olevaa peroksidaasia sisältävää materiaalia. Tärkkelysteollisuuden jätetuote perunamassa sisältää suuria määriä aktiivisia peroksidaaseja, ja perunamassan entsyymit säilyttävät aktiivisuutensa pH: ssa 4-8 ja ovat vakaita laajalla lämpötila-alueella. Perunamassan fenolinpoistotehokkuus on yli 95% .

immobilisoitu Lac nanohuokoisissa piidioksidihelmissä hajottaa yli 90% 2,4-dinitrofenolia lyhyessä ajassa (12 tunnissa). Immobilisaatioprosessi parantaa Lac: n aktiivisuutta ja kestävyyttä epäpuhtauden hajoamisessa. Yli 50°C: n lämpötila laskee entsyymin aktiivisuuden noin 60%: iin. PH ja välittäjäainepitoisuus eivät kuitenkaan voineet vaikuttaa entsyymin toimintaan. Hajoamiskinetiikka on Michaelis-Menten-yhtälön mukainen .

raiheinän (Lolium perenne) vesiesteet voivat hajottaa BPA: ta sekä luonnollisen orgaanisen aineksen (Nom) puuttuessa että läsnä ollessa. Eksudaateissa, joihin on lisätty NOM, hajoamisprosessi on pidempi kuin ilman NOM: ää. Peroksidaasin ja Lac: n vaikutus eksudaattiin viittaa näiden entsyymien merkittävään osallistumiseen BPA: n hajoamiseen .

Organofluoriiniyhdisteistä on tullut tärkeitä rakennuspalikoita monenlaisille kehittyneille materiaaleille, polymeereille, maatalouskemikaaleille ja lääkeaineille. Trifluorimetyyliryhmän sisällyttäminen suojaamattomiin fenoleihin käyttämällä biokatalyyttiä (Lac), tbuoohia ja joko Langlois’ n reagenssia tai Baranin sinkkisulfinaattia saavutettiin. Menetelmä perustuu kahden radikaalilajin rekombinaatioon, eli suoraan Lac: n ja CF3-radikaalin synnyttämään fenoliradikaalikationiin. Lac-katalysoitu trifluorimetylaatio etenee leudoissa olosuhteissa ja hajottaa trifluorimetyylisubstituoituja fenoleja, joita ei ollut saatavilla klassisin menetelmin .

Lac: ta tuottava makeanveden 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 .

nanobiokatalyysiin on kiinnitetty aiempaa enemmän huomiota. Lac reversiibelisti immobilisoitu päälle cu(ΙΙ)- Ja Mn (ΙΙ)-kelatoidut magneettiset mikropallot onnistuivat poistamaan BPA vedestä. Vapaaseen Lac: hen verrattuna immobilisoidun Lac: n lämpö-ja varastointistabiliteetit paranevat merkittävästi. Yli 85% BPA poistettiin optimaalisissa olosuhteissa .

kuitenkin entsyymien käyttö liuoksessa vedenkäsittelyyn rajoittaa niiden uudelleenkäytettävyyttä, lyhyt entsyymiikä ja korkeat kertakäytön kustannukset. Chen ym. kehitti uudenlaisen biokatalysaattorin immobilisoimalla sienilakkaa hiivasolujen pinnalla synteettisen biologian tekniikoilla. Biokatalyst kutsutaan surface display Lac (SDL), ja sitä voidaan käyttää uudelleen erittäin stabiilisti, koska se säilytti 74% alkuperäisestä aktiivisuudesta kahdeksan toistetun erän reaktion jälkeen. Bisfenoli A: lla ja sulfametoksatsolilla osoitettiin SDL: n tehokkuus ja konseptin todistaminen käsiteltäessä uusia huolenaiheita aiheuttavia vierasaineita.