Cerrena Unicolor

17.4 fenolen

oxidatie van het klassieke Lac-substraat ABTS door de laccase van Tetracystis aeria is wijdverbreid in chlorofycean algen. Bijvoorbeeld, soorten van de Moewusinia, met inbegrip van Chlamydomonas moewusii en T. aeria, afscheiden vermeende “echte” Lacs. Fenolische substraten worden door deze enzymen optimaal geoxideerd bij een neutrale tot alkalische pH. De Tetracystislacase transformeert efficiënt andere samenstellingen zoals bisfenol A, 17α-ethinylestradiol, nonylfenol en triclosan in aanwezigheid van ABTS als redoxbemiddelaar, terwijl antraceen, veratrylalcohol, en adlerol onveranderd blijven. Mogelijke, natuurlijke functies van de enzymen, zoals de synthese van complexe polymeren of ontgiftingsprocessen, kunnen de overleving van de algen in ongunstige omgevingen helpen. In verontreinigd oppervlaktewater kunnen Lac-producerende groene algen bijdragen aan de afbraak van fenolische verontreinigende stoffen in het milieu .

vermeende Lac (CotA) uit Bacillus pumilus MK001 gekloond en tot expressie gebracht in E. coli bleek thermostabiel te zijn met een halfwaardetijd van 60 minuten bij 80°C en potentiële bindingsaffiniteiten met ferulinezuur, cafeïnezuur en vanilline .

fenolen zijn bekende remmers voor cellulase en fermentatieve micro-organismen in bioraffinageprocessen. De toevoeging van Lac verwijdert de fenolverbindingen en vermindert vervolgens de vertragingsfase van het fermentatieve micro-organisme. De toepassing van Lac vermindert echter de afgifte van glucose tijdens de enzymatische hydrolyse. Het aandeel lignine en de samenstelling van fenolen spelen een belangrijke rol bij de remming van cellulase wanneer de enzymatische hydrolyse wordt gecombineerd met Lac-ontgifting .Een interessante toepassing in de milieubiotechnologie is de immobilisatie van Lac om fenolische contaminanten via oxidatie te elimineren. Fumed kiezelzuur nanoparticles heeft een interessant potentieel als steunmateriaal voor Lac immobilisatie via sorption-assisted immobilisatie in het perspectief van toepassingen zoals de verwijdering van micro-polluenten in waterige fasen. Het immobiliseren Lac van een Leviathan geslacht, Coriolopsis veelhoekig, Cerrena unicolor, P. ostreatus, en T. versicolor op fumed kiezelzuur nanoparticles, afzonderlijk of in combinatie, veroorzaakt een verhoogde activiteit over een pH waaier tussen 3 en 7. De verschillende Lacs verschillen in hun pH optima en substraat affiniteit. Het benutten van hun verschillen stond de formulering van op maat gemaakte nanobiocatalyst toe bekwaam om een bredere substraatwaaier dan de opgeloste of afzonderlijk geà mmobiliseerde enzymen te oxideren. Nanobiocatalyst heeft het potentieel voor biochemische oxidatie in de verwijdering van veelvoudige doelverontreinigende stoffen . Het is bevestigd dat nonvocational nanobiocatalyst verkregen door Lac immobilisatie op silica nanoparticles bezat een breed substraatspectrum met betrekking tot de degradatie van recalcitrante verontreinigende stoffen, zoals fenol EDC ‘ s (bisfenol A) .Dit onderstreept het potentieel van gefumeerde silica nanodeeltjes/laccase composieten voor geavanceerde biologische afvalwaterbehandeling.

Lacs kunnen een-elektronenoxidatie van fenolverbindingen katalyseren tot radicale tussenproducten die vervolgens via covalente bindingen aan elkaar kunnen koppelen. Deze reacties worden verondersteld een belangrijke rol te spelen in het bevochtigingsproces en de transformatie van contaminanten die fenolische functionaliteiten in het milieu bevatten. Een reactiemodel werd ontwikkeld door integratie van metaal-HA bindende evenwichten en kinetische vergelijkingen, die de transformatiesnelheid van triclosan voorspelden in aanwezigheid van HA en divalente metaalionen waaronder Ca2+, Mg2+, Cd2+, Co2+, Mn2+, Ba2+ en Zn2+ .

gehydroxyleerde polybroomdifenylethers (OH-PBDE ‘ s) zijn in de mariene biosfeer vaak aangetroffen als opkomende organische contaminanten. De productie van OH-PBDE ‘ s is waarschijnlijk een gevolg van de koppeling van broomfenoxy-radicalen, gegenereerd uit de Lac-gekatalyseerde oxidatie van 2,4-DBP of 2,4,6-TBP. De omzetting van broomfenolen door Lac is pH-afhankelijk en wordt ook beïnvloed door enzymatische activiteit. Gezien de abundantie van 2,4-DBP en 2,4,6-TBP en de fylogenetische verspreiding van Lac in het milieu, kan door Lac gekatalyseerde omzetting van broomfenolen potentieel een belangrijke route zijn voor de natuurlijke biosynthese van OH-PBDE ‘ s .Phanerochaete chrysosporium behoort tot een groep lignineafbrekende schimmels die verschillende oxidoreductieve enzymen afscheiden, waaronder lignineperoxidase (LiP) en mangaanperoxidase (MNP). Echter, de productie van Lacs in deze schimmel is niet volledig aangetoond en blijft controversieel. De coexpressie van het LacIIIb gen van T. versicolor en het vpl2 gen van Pleurotus Eryngii, en ook de endogene genen mnp1 en lipH8 verbeterden de cooverexpressie van peroxidasen en laccases tot vijfvoudig in vergelijking met wild-type species. Transformantstammen hebben een breed spectrum in fenolische / nonfenolische biotransformatie en een hoog percentage in synthetische kleurstofontkleuring in vergelijking met de ouderstam en zijn een gemakkelijke en efficiënte coexpressie van Lacs en peroxidasen in geschikte basidiomycetesoorten .

onlangs werd Lac toegepast op nanobiotechnologie, een toenemend onderzoeksgebied, en katalyseert elektronenoverdrachtreacties zonder extra cofactoren .

Koolstofnanodeeltjes zijn veelbelovende kandidaten voor enzymmobilisatie. In vergelijking met vrije Lac, hebben de geïmmobiliseerde enzymen de reactiesnelheid beduidend verminderd. Diffusiebeperking die door de samenvoeging van koolstof nanoparticles wordt veroorzaakt kan niet worden genegeerd omdat het tot verhoogde reactietijden, lage efficiency, en hoge economische kosten kan leiden. Bovendien wordt dit probleem verergerd wanneer er lage concentraties milieuverontreinigende stoffen aanwezig zijn .Bisfenol A (BPA) is een hormoonontregelende chemische stof die alomtegenwoordig is in het milieu vanwege zijn brede industriële gebruik. Extracellulaire Lac van de meest gekweekte paddenstoel ter wereld (d.w.z., Wit-rot schimmel, P. ostreatus) efficiënt gedegradeerd BPA. De blootstelling aan BPA heeft geen schadelijke effecten op deze eetbare schimmel .De verwijdering van BPA door Lac in een continue enzymatische membraanreactor, beoordeeld in synthetisch en echt biologisch behandeld afvalwater in een reactorconfiguratie gebaseerd op een geroerde tankreactor gekoppeld aan een keramisch membraan, toonde aan dat BPA vrijwel volledig werd verwijderd. Polymerisatie en degradatie zijn waarschijnlijke mechanismen van BPA transformatie door Lac .

organismen uit de phylum Basidiomycota hebben een enorm bioremediatiepotentieel door hun fenoloxidasen in de afbraak van fenolen. Lac en tyrosinase bevinden zich voornamelijk in T. versicolor en Agaricus bisporus, respectievelijk. Nieuwe veelbelovende wild-type producenten van enzymen zijn ontstaan en een aantal recombinante stammen werden ook geconstrueerd, voornamelijk gebaseerd op gisten of Aspergillus stammen als gastheren. De constructies maken toepassingen mogelijk voor de afbraak van fenolen, polyfenolen, kresolen, alkylfenolen, naftolen, bisfenolen en gehalogeneerde (bis)fenolen. De biologische en fysicochemische methodes zouden kunnen worden gecombineerd om de processen geschikt voor industrieel gebruik te maken .Peroxidasen van planten hebben een groot potentieel voor decontaminatie van met fenol verontreinigd afvalwater. Grootschalig gebruik van deze enzymen voor fenoldepollutie vereist goedkoop, overvloedig en gemakkelijk toegankelijk peroxidase-bevattend materiaal. Aardappelpulp, een afvalproduct van de zetmeelindustrie, bevat grote hoeveelheden actieve peroxidasen en aardappelpulpenzymen behouden hun activiteit bij pH 4-8 en zijn stabiel over een breed temperatuurbereik. Fenol verwijdering efficiëntie van aardappelpulp is meer dan 95% .

geïmmobiliseerde Lac op nanoporeuze silica parels degraderen meer dan 90% 2,4-dinitrofenol in een korte tijd (12 uur). Het immobilisatieproces verbetert de activiteit en duurzaamheid van Lac voor degradatie van de verontreinigende stof. Temperaturen boven 50°C verminderen de enzymactiviteit tot ongeveer 60%. PH en de mediatorconcentratie konden echter geen invloed hebben op de enzymactiviteit. De degradatie kinetische is in overeenstemming met een Michaelis–Menten vergelijking .

waterige exsudaten van raaigras (Lolium perenne) kunnen BPA afbreken, zowel in afwezigheid als in aanwezigheid van natuurlijk organisch materiaal (NOM). Bij exsudaten met toevoeging van NOM is het afbraakproces langer dan zonder NOM. Peroxidase-en Lac-activiteiten in exsudaten suggereerden een significante betrokkenheid van deze enzymen bij de afbraak van BPA .

Organofluorverbindingen zijn belangrijke bouwstenen geworden voor een breed scala aan geavanceerde materialen, polymeren, agrochemicaliën en farmaceutische producten. Het concept voor de introductie van de trifluormethylgroep in onbeschermde fenolen door gebruik te maken van een biocatalyst (Lac), tBuOOH, en ofwel het Langlois-reagens of Baran-zinksulfinaat werd bereikt. De methode berust op de recombinatie van twee radicale soorten, namelijk het fenolradicaalkation dat rechtstreeks door het Lac en het CF3-radicaal wordt gegenereerd. De Lac-gekatalyseerde trifluormethylering verloopt onder milde omstandigheden en degradeert Trifluormethyl-gesubstitueerde fenolen die niet beschikbaar waren volgens klassieke methoden .

Lac-producerende zoetwater 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 .

er is meer aandacht besteed aan nanobiocatalyse. Lac reversiblely immobilised on Cu(ΙΙ)- and Mn (ΙΙ)-chelated magnetic microsferen was succesvol in het verwijderen van BPA uit water. In vergelijking met vrije Lac zijn de thermische en opslagstabiliteit van geïmmobiliseerde Lac aanzienlijk verbeterd. Meer dan 85% van BPA werd verwijderd onder optimale omstandigheden .

het gebruik van enzymen in oplossing voor waterbehandeling heeft echter beperkingen van niet-herbruikbaarheid, korte enzymlevensduur en hoge kosten van eenmalig gebruik. Chen et al. ontwikkelde een nieuw type biocatalyst door het immobiliseren van schimmel Lac op het oppervlak van gistcellen met behulp van synthetische biologische technieken. De biocatalyst wordt aangeduid als surface display Lac (SDL) en kan worden hergebruikt met een hoge stabiliteit omdat het 74% van de initiële activiteit behield na acht herhaalde batchreacties. Met bisfenol A en sulfamethoxazol werd aangetoond dat SDL effectief en proof of concept is bij de behandeling van verontreinigende stoffen die aanleiding geven tot bezorgdheid.