Cerrena Unicolor

17.4 Fenoler

Oksidasjon av den klassiske lac substrat ABTS av laccase Av Tetracystis aeria er utbredt i chlorophycean alger. For eksempel skiller arter Av Moewusinia, inkludert Klamydomonas moewusii Og T. aeria, ut antatte “sanne” Lacs. Fenoliske substrater oksyderes av disse enzymene optimalt ved nøytral til alkalisk pH. Tetracystis laccase forvandler effektivt andre forbindelser som bisfenol A, 17α-etinyløstradiol, nonylfenol og triclosan i NÆRVÆR AV ABTS som redoksmediator, mens antracen, veratrylalkohol og adlerol forblir uendret. Mulige, naturlige funksjoner av enzymer, som syntese av komplekse polymerer eller avgiftningsprosesser, kan hjelpe algenes overlevelse i ugunstige miljøer. I forurenset overflatevann kan Lac-produserende grønne alger bidra til miljøbrudd av fenolforurensende stoffer .

Antatt Lac (Cota) fra Bacillus pumilus MK001 klonet og uttrykt I E. coli ble funnet å være termostabil med en halveringstid på 60 minutter ved 80°C og viser potensiell bindingsaffinitet med ferulsyre, koffeinsyre og vanillin .

Fenoler er kjente hemmere for cellulase og fermentative mikroorganismer i bioraffineringsprosesser. Tilsetningen av Lac fjerner fenolforbindelsene og reduserer deretter lagfasen av den fermentative mikroorganismen. Anvendelsen av Lac reduserer imidlertid glukosefrigivelsen under den enzymatiske hydrolysen. Andelen lignin og sammensetningen av fenoler er sentrale aktører i inhiberingen av cellulase når den enzymatiske hydrolysen kombineres med lac-avgiftning .

en interessant anvendelse i miljøbioteknologi er immobilisering Av Lac for å eliminere fenoliske forurensninger via oksidasjon. Fumed silica nanopartikler har et interessant potensial som støttemateriale for lac immobilisering via sorption-assistert immobilisering i perspektiv av applikasjoner som eliminering av mikroforurensende stoffer i vandige faser. Immobiliserende Lac fra En Leviathan slekt, Coriolopsis polygonal, Cerrena unicolor, P. ostreatus og T. versicolor på fumed silica nanopartikler, separat eller i kombinasjon, gir økt aktivitet over et pH-område mellom 3 og 7. De forskjellige Lacs varierer i deres ph optima og substrataffinitet. Utnyttelse av forskjellene deres tillot formuleringen av en skreddersydd nanobiocatalyst som er i stand til å oksidere et bredere substratområde enn de oppløste eller separat immobiliserte enzymer. Nanobiocatalyst har potensial for biokjemisk oksidasjon i eliminering av flere målforurensende stoffer . Det har blitt bekreftet at nonvocational nanobiocatalysts oppnådd Ved Lac immobilisering på silika nanopartikler besatt et bredt substrat spektrum angående nedbrytning av gjenstridige forurensninger, slik som fenoliske EDCs (bisfenol A) .Dette understreker potensialet for fumed silica nanopartikler / laccase kompositter for avansert biologisk avfallsvannbehandling.

Lacs er i stand til å katalysere en-elektron oksidasjon av fenoliske forbindelser i radikale mellomprodukter som senere kan pares til hverandre via kovalente bindinger. Disse reaksjonene antas å spille en viktig rolle i humifiseringsprosessen og transformasjonen av forurensninger som inneholder fenoliske funksjoner i miljøet. En reaksjonsmodell ble utviklet ved integrering av metall-HA bindende likevekter og kinetiske ligninger, forutsi transformasjonshastigheten av triclosan i nærvær AV HA og divalente metallioner inkludert Ca2+, Mg2+, Cd2+, Co2+, Mn2+, Ba2 + Og Zn2+ .

Hydroksylerte polybromerte difenyletere (OH-PBDE) har ofte blitt funnet i den marine biosfæren som nye organiske forurensninger. PRODUKSJONEN AV OH-Pbde er sannsynligvis et resultat av koblingen av bromfenoksyradikaler, generert fra Lac-katalysert oksidasjon av 2,4-DBP eller 2,4,6-TBP. Transformasjonen av bromfenoler Ved Lac er pH-avhengig, og påvirkes også av enzymatisk aktivitet. I lys av overflod av 2,4-DBP og 2,4,6-TBP og fylogenetisk fordeling Av Lac i miljøet, Kan Lac-katalysert konvertering av bromfenoler være potensielt en viktig rute for den naturlige biosyntesen AV OH-Pbde .

Phanerochaete chrysosporium tilhører en gruppe lignin-nedverdigende sopp som utskiller forskjellige oksidoreduktive enzymer, inkludert ligninperoksidase (LiP) og manganperoksidase (mnp). Produksjonen Av Lacs i denne soppen har imidlertid ikke blitt fullstendig demonstrert og forblir kontroversiell. Coexpression Av LacIIIb genet Fra t. versicolor og vpl2 genet Fra Pleurotus eryngii, og også de endogene gener mnp1 og lipH8 forbedret cooverexpression av peroxidaser og laccases opp til femdoblet sammenlignet med villtype arter. Transformantstammer har et bredt spekter i fenolisk / ikke-fenolisk biotransformasjon og en høy prosentandel i syntetisk fargestoffavfarging sammenlignet med foreldrestammen og er en enkel og effektiv coexpression Av Lacs og peroxidaser i egnede basidiomycete arter .

Nylig Har Lac blitt brukt til nanobiotechnology, som er et økende forskningsfelt, og katalyserer elektronoverføringsreaksjoner uten ytterligere kofaktorer .

Karbon nanopartikler er lovende kandidater for enzym immobilisering. Sammenlignet med free Lac har de immobiliserte enzymene betydelig redusert reaksjonshastighet. Diffusjonsbegrensning indusert av aggregering av karbon nanopartikler kan ikke ignoreres fordi det kan føre til økte reaksjonstider, lav effektivitet og høye økonomiske kostnader. Videre forverres dette problemet når lave konsentrasjoner av miljøforurensninger er tilstede .

Bisfenol A (BPA) Er et hormonforstyrrende kjemikalie som er allestedsnærværende i miljøet på grunn av sin brede industrielle bruk. Ekstracellulær Lac av den mest dyrkede sopp i verden (dvs., hvit-rot sopp, P. ostreatus) effektivt degradert BPA. Eksponeringen FOR BPA har ingen skadelige effekter på denne spiselige soppen .

fjerningen AV BPA Av Lac i en kontinuerlig enzymatisk membranreaktor vurdert i syntetisk og ekte biologisk behandlet avfallsvann i en reaktorkonfigurasjon basert på en omrørt tankreaktor koblet til en keramisk membran, viste nesten fullstendig fjerning AV BPA. Polymerisering og nedbrytning er sannsynlige mekanismer FOR bpa-transformasjon Av Lac .

Organismer Fra rekke Basidiomycota har enorme bioremediering potensial av deres fenol oksidaser i nedbrytning av fenoler. Lac og tyrosinase er hovedsakelig i henholdsvis t. versicolor og Agaricus bisporus. Nye lovende villtype produsenter av enzymer har dukket opp, og en rekke rekombinante stammer ble også konstruert, hovedsakelig basert på gjær eller Aspergillus-stammer som verter. Konstruksjonene tillater anvendelser for nedbrytning av fenoler, polyfenoler, kresoler, alkylfenoler, naftoler, bisfenoler og halogenerte (bis)fenoler. Biologiske og fysisk-kjemiske metoder kan kombineres for å gjøre prosessene egnet for industriell bruk .

Planteperoksidaser har et sterkt potensial for dekontaminering av fenolforurenset avløpsvann. Storskala bruk av disse enzymene for fenolforurensning krever billig, rikelig og lett tilgjengelig peroksidaseholdig materiale. Potetmasse, et avfallsprodukt fra stivelsesindustrien, inneholder store mengder aktive peroksidaser, og potetmasse enzymer opprettholder sin aktivitet ved pH 4-8 og er stabile over et bredt temperaturområde. Fenolfjerningseffektiviteten av potetmasse er over 95% .

Immobilisert Lac på nanoporøse silikaperler nedbryter mer enn 90% av 2,4-dinitrofenol på kort tid (12 timer). Immobiliseringsprosessen forbedrer aktiviteten Og bærekraften Til Lac for nedbrytning av forurensningen. Temperaturer over 50°c reduserer enzymaktiviteten til omtrent 60%. Imidlertid kan pH og mediatorkonsentrasjonen ikke påvirke enzymaktiviteten. Nedbrytningen kinetisk er i samsvar Med En Michaelis-Menten-ligning .

vandige ekssudater av raigrass (Lolium perenne) kan nedbryte BPA både i fravær og nærvær av naturlig organisk materiale (NOM). I ekssudater med tilsetning AV NOM er nedbrytningsprosessen lengre enn UTEN NOM. Peroksidase-og Lac-aktiviteter i ekssudater antydet en betydelig involvering av disse enzymene i bpa-nedbrytning .

Organofluorinforbindelser har blitt viktige byggesteiner for et bredt spekter av avanserte materialer, polymerer, agrokjemikalier og legemidler. Konseptet for innføring av trifluormetylgruppen i ubeskyttede fenoler ved å bruke en biokatalysator (Lac), tBuOOH og Enten Langlois ‘ reagens eller Barans sinksulfatat ble oppnådd. Metoden er avhengig av rekombinasjon av to radikale arter, nemlig fenolradikal kation generert direkte av Lac og CF3-radikalet. Den Lac-katalyserte trifluormetyleringen fortsetter under milde forhold og nedbryter trifluormetylsubstituerte fenoler som ikke var tilgjengelige ved klassiske metoder .

Lac-produserende ferskvann 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 .

Økt oppmerksomhet har blitt gitt til nanobiocatalysis. Lac reversibelt immobilisert til CU(ΙΙ)- og mn (ιι)-chelaterte magnetiske mikrosfærer lyktes i å fjerne bpa fra VANN. Sammenlignet med fri Lac, er termisk og lagringsstabiliteten til immobilisert Lac betydelig forbedret. Mer enn 85% AV BPA ble fjernet under optimale forhold .

bruk av enzymer i oppløsning for vannbehandling har imidlertid begrensninger av ikke-gjenbrukbarhet, kort enzymlevetid og høye kostnader for engangsbruk. Chen et al. utviklet en ny type biokatalysator ved å immobilisere sopplac på overflaten av gjærceller ved hjelp av syntetiske biologi teknikker. Biokatalysatoren kalles surface display LAC (SDL) og kan gjenbrukes med høy stabilitet, da den beholdt 74% av den opprinnelige aktiviteten etter åtte gjentatte batchreaksjoner. SDL effektivitet og bevis på konsept i behandling av forurensninger av nye bekymring ble demonstrert med bisfenol a og sulfametoksazol.