Cerrena Unicolor

17,4 fenolok

a klasszikus Lac szubsztrát Abts oxidációja a Tetracystis aeria laccase által széles körben elterjedt a kloroficean algákban. Például a Moewusinia fajai, köztük a chlamydomonas moewusii és a T. aeria, feltételezett “igaz” Lacs-t választanak ki. A fenolos szubsztrátumokat ezek az enzimek optimálisan oxidálják semleges vagy lúgos pH-n. A Tetracystis laccase hatékonyan átalakít más vegyületeket, például a biszfenol A-t, a 17 .. – etinilösztradiolt, a nonilfenolt és a triklozánt ABT-k jelenlétében redox mediátorként, míg az antracén, a veratril-alkohol és az adlerol változatlan marad. Az enzimek lehetséges, természetes funkciói, például komplex polimerek szintézise vagy méregtelenítési folyamatok elősegíthetik az algák túlélését kedvezőtlen környezetben. A szennyezett felszíni vizekben a Lac-termelő zöld algák hozzájárulhatnak a fenolos szennyező anyagok környezeti lebontásához .

az E. coli-ban klónozott és expresszált Bacillus pumilus Mk001 feltételezett Lac (Cota) termostabilnak bizonyult, felezési ideje 60 perc volt 80 CAC-nál, és potenciális kötési affinitást mutatott a ferulinsavval, a koffeinsavval és a vanillinnel .

a fenolok a celluláz és a fermentáló mikroorganizmusok biofinomítási folyamatokban ismert inhibitorai. A Lac hozzáadása eltávolítja a fenolos vegyületeket, majd csökkenti a fermentatív mikroorganizmus késleltetési fázisát. A Lac alkalmazása azonban csökkenti a glükóz felszabadulását az enzimatikus hidrolízis során. A lignin aránya és a fenolok összetétele kulcsszerepet játszik a celluláz gátlásában, amikor az enzimatikus hidrolízist Lac detoxikációval kombinálják .

a környezeti biotechnológia egyik érdekes alkalmazása a Lac immobilizálása a fenolos szennyeződések oxidációval történő kiküszöbölésére. A füstölt szilícium-dioxid nanorészecskék érdekes potenciállal rendelkeznek a Lac immobilizálásának hordozóanyagaként szorpcióval támogatott immobilizálás olyan alkalmazások szempontjából, mint például a mikro-szennyező anyagok vizes fázisokban történő eltávolítása. Immobilizálása Lac egy Leviathan nemzetség, Coriolopsis sokszög, Cerrena unicolor, P. ostreatus, és T. versicolor rá füstölt szilícium-dioxid nanorészecskék, külön-külön vagy kombinációban, termel fokozott aktivitás pH-tartományban 3 és 7. A különböző Lac-k különböznek pH-optimumukban és szubsztrát affinitásukban. A különbségek kihasználása lehetővé tette egy testreszabott nanobiokatalizátor kialakítását, amely képes szélesebb szubsztráttartományt oxidálni, mint az oldott vagy külön immobilizált enzimek. A nanobiokatalizátor biokémiai oxidációra képes több célszennyező anyag eltávolításában . Megerősítést nyert, hogy a szilícium-dioxid nanorészecskékre történő Lac immobilizálással nyert nem vokális nanobiokatalizátorok széles szubsztrát spektrummal rendelkeztek az ellenszenves szennyező anyagok, például a fenolos EDC-k (biszfenol A) lebomlása tekintetében .Ez hangsúlyozza a füstölt szilícium-dioxid nanorészecskék / laccase kompozitok potenciálját a fejlett biológiai szennyvízkezelésben.

a Lac-k képesek katalizálni a fenolos vegyületek egyelektronos oxidációját radikális köztitermékekké, amelyek később kovalens kötések révén összekapcsolódhatnak egymással. Úgy gondolják, hogy ezek a reakciók fontos szerepet játszanak a humifikációs folyamatban és a környezetben lévő fenolos funkciókat tartalmazó szennyező anyagok átalakításában. A reakciómodellt fém-HA kötési egyensúlyok és kinetikai egyenletek integrálásával fejlesztették ki, előrejelezve a triklozán transzformációs sebességét HA és kétértékű fémionok jelenlétében, beleértve Ca2+, Mg2+, Cd2+, Co2+, Mn2+, Ba2+ és Zn2+ .

hidroxilezett polibrómozott difenil-éterek (OH-PBDE-k) gyakran előfordultak a tengerbioszférában, mint feltörekvő szerves szennyező anyagok. Az OH-PBDE-k termelése valószínűleg a 2,4-DBP vagy 2,4,6-TBP Lac-katalizált oxidációjából keletkező brómfenoxi-gyökök összekapcsolódásának eredménye. A bromofenolok Lac általi átalakulása pH-függő, és az enzimatikus aktivitás is befolyásolja. Tekintettel a 2,4-DBP és a 2,4,6-TBP bőségére, valamint a Lac filogenetikai eloszlására a környezetben, a brómfenolok Lac-katalizált átalakulása potenciálisan fontos út lehet az OH-PBDE-k természetes bioszintéziséhez .

a Phanerochaete chrysosporium a lignin-lebontó gombák csoportjába tartozik, amelyek különböző oxidoreduktív enzimeket választanak ki, beleértve a lignin-peroxidázt (LiP) és a mangán-peroxidázt (MnP). Azonban a Lacs termelése ebben a gombában nem teljesen bizonyított, és továbbra is ellentmondásos. A T. versicolor LacIIIb génjének és a Pleurotus eryngii vpl2 génjének, valamint az mnp1 és lipH8 endogén géneknek a koexpressziója ötszörösére javította a peroxidázok és laccases cooverexpresszióját a vad típusú fajokhoz képest. A transzformáns törzsek széles spektrumúak a fenolos / nemfenolos biotranszformációban, és magas a szintetikus festék elszíneződése a szülői törzshez képest, és a Lacs és a peroxidázok könnyű és hatékony koexpressziója megfelelő basidiomycete fajokban .

a közelmúltban a Lac-t alkalmazták a nanobiotechnológiában, amely egyre növekvő kutatási terület, és további kofaktorok nélkül katalizálja az elektrontranszfer reakciókat .

a szén nanorészecskék ígéretes jelöltek az enzim immobilizálására. A szabad Lac-hoz képest az immobilizált enzimek jelentősen csökkentették a reakciósebességet. A szén nanorészecskék aggregációja által kiváltott diffúziós korlátozást nem lehet figyelmen kívül hagyni, mert ez megnövelheti a reakcióidőt, az alacsony hatékonyságot és a magas gazdasági költségeket. Ezenkívül ez a probléma súlyosbodik, ha a környezeti szennyező anyagok alacsony koncentrációban vannak jelen .

a biszfenol A (BPA) egy endokrin rendszert károsító vegyi anyag, amely széles körű ipari felhasználása miatt mindenütt jelen van a környezetben. A világ legszélesebb körben termesztett gombájának extracelluláris Lac-ja (pl., fehér rothadás gomba, P. ostreatus) hatékonyan lebontja a BPA-t. A BPA-nak való kitettség nincs káros hatással erre az ehető gombára .

a BPA Lac általi eltávolítása egy szintetikus és valódi, biológiailag kezelt szennyvízben vizsgált, folyamatos enzimes membránreaktorban, egy kerámia membránhoz kapcsolt kevert tartályreaktoron alapuló reaktorkonfigurációban a BPA szinte teljes eltávolítását mutatta. A polimerizáció és a lebomlás a BPA Lac általi átalakulásának valószínű mechanizmusai .

a Basidiomycota törzsből származó organizmusok óriási bioremediációs potenciállal rendelkeznek fenol-oxidázaik révén a fenolok lebomlásában. A Lac és a tirozináz főleg a T. versicolorban és az Agaricus bisporusban található meg. Új, ígéretes vad típusú enzimtermelők jelentek meg, és számos rekombináns törzset is létrehoztak, amelyek főként élesztőkön vagy Aspergillus törzseken alapulnak. A konstrukciók lehetővé teszik a fenolok, polifenolok, krezolok, alkilfenolok, naftolok, biszfenolok és halogénezett (bisz)fenolok lebomlását. A biológiai és fizikai-kémiai módszerek kombinálhatók, hogy a folyamatok alkalmasak legyenek az ipari felhasználásra .

a növényi peroxidázok nagy potenciállal rendelkeznek a fenollal szennyezett szennyvíz fertőtlenítésére. Ezeknek az enzimeknek a fenolmentesítéshez történő nagymértékű alkalmazása olcsó, bőséges és könnyen hozzáférhető peroxidáztartalmú anyagot igényel. A burgonyapép, a keményítőipar hulladékterméke, nagy mennyiségű aktív peroxidázt tartalmaz, és a burgonyapép enzimek pH 4-8-on tartják aktivitásukat, és széles hőmérsékleti tartományban stabilak. A burgonyapép fenol eltávolítási hatékonysága meghaladja a 95% – ot .

immobilizált Lac nanoporózus szilícium-dioxid gyöngyök lebontják több mint 90% 2,4-dinitrofenol rövid idő alatt (12 óra). Az immobilizációs folyamat javítja a Lac aktivitását és fenntarthatóságát a szennyező anyag lebomlása szempontjából. Az 50cc feletti hőmérséklet az enzimaktivitást körülbelül 60% – ra csökkenti. A pH és a mediátor koncentrációja azonban nem befolyásolta az enzimaktivitást. A degradációs kinetika összhangban van a Michaelis-Menten egyenlet .

a peregrass (Lolium perenne) vizes exudátumai lebonthatják a BPA-t mind természetes szerves anyag (NOM) hiányában, mind jelenlétében. A Nom hozzáadásával járó exudátumokban a lebomlási folyamat hosszabb, mint NOM nélkül. A peroxidáz és a váladékokban lévő Lac aktivitás arra utal, hogy ezek az enzimek jelentős mértékben részt vesznek a BPA lebomlásában .

a szerves fluor vegyületek a fejlett anyagok, polimerek, agrokémiai anyagok és gyógyszerek széles körének fontos építőelemeivé váltak. A trifluor-metil-csoport nem védett fenolokba történő bevezetésének koncepcióját biokatalizátor (Lac), tBuOOH, vagy a Langlois reagens vagy Baran cink-szulfinát alkalmazásával sikerült elérni. A módszer két gyök faj rekombinációjára támaszkodik, nevezetesen a fenolgyök kationjára, amelyet közvetlenül a Lac és a CF3-gyök generál. A Lac-katalizált trifluor-metilezés enyhe körülmények között megy végbe, és lebontja a trifluor-metil-szubsztituált fenolokat, amelyek klasszikus módszerekkel nem voltak elérhetők .

Lac-termelő édesvízi 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 .

fokozott figyelmet fordítottak a nanobiokatalízisre. A CU – ra reverzibilisen immobilizált Lac-és mn-kelátos mágneses mikrogömbök sikeresen eltávolították a BPA-t a vízből. A szabad Lac-hoz képest az immobilizált Lac termikus és tárolási stabilitása jelentősen javult. A BPA több mint 85% – át optimális körülmények között távolították el .

azonban az enzimek oldatban történő felhasználása a vízkezeléshez korlátozza a nem újrafelhasználhatóságot, a rövid enzim élettartamot és az egyszeri használat magas költségeit. Chen et al. kifejlesztett egy új típusú biokatalizátort azáltal, hogy szintetikus biológiai technikákkal immobilizálta a gombás Lac-ot az élesztősejtek felületén. A biokatalizátort surface display Lac (SDL) néven emlegetik, és nagy stabilitással újra felhasználható, mivel nyolc ismételt szakaszos reakció után megtartotta a kezdeti aktivitás 74%-át. Az SDL hatékonyságát és a koncepció igazolását a felmerülő aggodalomra okot adó szennyező anyagok kezelésében biszfenol A és szulfametoxazol alkalmazásával igazolták.