Cerrena Unicolor

17.4 fenoli

oxidarea substratului clasic lac ABTS de laccase de Tetracystis aeria este larg răspândită în algele clorofice. De exemplu, speciile de Moewusinia, inclusiv Chlamydomonas moewusii și T. aeria, elimină lac-urile “adevărate” presupuse. Substraturile fenolice sunt oxidate optim de aceste enzime la pH neutru până la alcalin. Tetracystis laccase transformă în mod eficient alți compuși, cum ar fi bisfenol A, 17-etinilestradiol, nonilfenol și triclosan în prezența ABTS ca mediator redox, în timp ce antracenul, veratrilalcoolul și adlerolul rămân neschimbate. Funcțiile naturale posibile ale enzimelor, cum ar fi sinteza polimerilor complexi sau procesele de detoxifiere, pot ajuta supraviețuirea algelor în medii adverse. În apele de suprafață contaminate, algele verzi producătoare de Lac ar putea contribui la defalcarea mediului a poluanților fenolici .

presupusul Lac (CotA) din Bacillus pumilus mk001 clonat și exprimat în E. coli s-a dovedit a fi termostabil, prezentând un timp de înjumătățire de 60 minute la 80 centimetric C și prezintă afinități potențiale de legare cu acidul ferulic, acidul cafeic și vanilina .

fenolii sunt inhibitori cunoscuți ai celulazei și microorganismelor fermentative în procesele de biorefinare. Adăugarea Lac elimină compușii fenolici și, ulterior, reduce faza de întârziere a microorganismului fermentativ. Cu toate acestea, aplicarea Lac diminuează eliberarea glucozei în timpul hidrolizei enzimatice. Proporția de lignină și compoziția fenolilor sunt jucători cheie în inhibarea celulazei atunci când hidroliza enzimatică este combinată cu detoxifierea Lac .

o aplicație interesantă în biotehnologia mediului este imobilizarea Lac pentru a elimina contaminanții fenolici prin oxidare. Nanoparticulele de silice fumate au un potențial interesant ca material suport pentru imobilizarea Lac prin imobilizare asistată de sorbție în perspectiva aplicațiilor precum eliminarea micro-poluanților în faze apoase. Imobilizarea Lac dintr-un gen Leviathan, Coriolopsis polygonal, Cerrena unicolor, P. ostreatus și T. versicolor pe nanoparticule de silice fumate, separat sau în combinație, produce o activitate crescută pe un interval de pH cuprins între 3 și 7. Diferitele lac-uri diferă în ceea ce privește pH-ul optim și afinitatea substratului. Exploatarea diferențelor lor a permis formularea unui nanobiocatalizator personalizat capabil să oxideze o gamă mai largă de substrat decât enzimele dizolvate sau imobilizate separat. Nanobiocatalizatorul are potențialul de oxidare biochimică în eliminarea mai multor poluanți țintă . S-a confirmat că nanobiocatalizatorii nonvocaționali obținuți prin imobilizarea Lac pe nanoparticule de silice aveau un spectru larg de substrat în ceea ce privește degradarea poluanților recalcitranți, cum ar fi EDC fenolici (bisfenol A) .Acest lucru subliniază potențialul nanoparticulelor de silice fumate / compozitelor laccase pentru tratarea biologică avansată a apelor reziduale.

lac-urile sunt capabile să catalizeze oxidarea cu un singur electron a compușilor fenolici în intermediari radicali care se pot cupla ulterior între ei prin legături covalente. Se crede că aceste reacții joacă un rol important în procesul de humificare și transformarea contaminanților care conțin funcționalități fenolice în mediu. Un model de reacție a fost dezvoltat prin integrarea echilibrelor de legare metal-HA și a ecuațiilor cinetice, prezicând rata de transformare a triclosanului în prezența ha și a ionilor metalici bivalenți, inclusiv Ca2+, Mg2+, Cd2+, Co2+, Mn2+, Ba2+ și Zn2+ .

eterii difenil polibromurați hidroxilați (OH-PBDE) au fost găsiți frecvent în biosfera marină ca contaminanți organici emergenți. Producerea de Oh-PBDE este probabil rezultatul cuplării radicalilor bromofenoxi, generați din oxidarea catalizată de Lac a 2,4-DBP sau 2,4,6-TBP. Transformarea bromofenolilor de către Lac este dependentă de pH și este, de asemenea, influențată de activitatea enzimatică. Având în vedere abundența 2,4-DBP și 2,4,6-TBP și distribuția filogenetică a Lac în mediu, conversia bromofenolilor catalizată de Lac poate fi potențial o cale importantă pentru biosinteza naturală a Oh-PBDE .

Phanerochaete chrysosporium aparține unui grup de ciuperci degradante de lignină care secretă diferite enzime oxidoreductive, inclusiv lignin peroxidază (LiP) și peroxidază de mangan (MnP). Cu toate acestea, producția de Lacs în această ciupercă nu a fost complet demonstrată și rămâne controversată. Coexpresia genei LacIIIb de la T. versicolor și a genei vpl2 de la Pleurotus eryngii, precum și a genelor endogene mnp1 și lipH8 au îmbunătățit cooverexpresia peroxidazelor și lacaselor de până la cinci ori în comparație cu speciile de tip sălbatic. Tulpinile transformante au un spectru larg în biotransformarea fenolică/nefenolică și un procent ridicat în decolorarea colorantului sintetic în comparație cu tulpina parentală și sunt o coexpresie ușoară și eficientă a Lacs și peroxidazelor la speciile de basidiomicete adecvate .

recent, Lac a fost aplicat nanobiotehnologiei, care este un domeniu de cercetare în creștere și catalizează reacțiile de transfer de electroni fără cofactori suplimentari .

nanoparticulele de Carbon sunt candidați promițători pentru imobilizarea enzimelor. Comparativ cu Lac liber, enzimele imobilizate au redus semnificativ ratele de reacție. Limitarea difuzională indusă de agregarea nanoparticulelor de carbon nu poate fi ignorată, deoarece poate duce la creșterea timpilor de reacție, eficiență scăzută și costuri economice ridicate. În plus, această problemă este exacerbată atunci când sunt prezente concentrații scăzute de contaminanți de mediu .

bisfenolul A (BPA) este un produs chimic care perturbă sistemul endocrin, care este omniprezent în mediu datorită utilizării sale industriale largi. Lac extracelular al celei mai cultivate ciuperci din lume (adică., ciuperca cu putregai alb, P. ostreatus) BPA degradat eficient. Expunerea la BPA nu are efecte nocive asupra acestei ciuperci comestibile .

eliminarea BPA de către Lac într-un reactor cu membrană enzimatică continuă evaluat în ape reziduale sintetice și reale tratate biologic într-o configurație a reactorului bazată pe un reactor cu rezervor agitat cuplat la o membrană ceramică, a arătat îndepărtarea aproape completă a BPA. Polimerizarea și degradarea sunt mecanisme probabile ale transformării BPA prin Lac .

organismele din filumul Basidiomycota au un potențial enorm de bioremediere prin fenol oxidazele lor în degradarea fenolicilor. Lac și tirozinaza sunt în principal în T. versicolor și respectiv Agaricus bisporus. Au apărut noi producători promițători de enzime de tip sălbatic și au fost construite și o serie de tulpini recombinante, bazate în principal pe drojdii sau tulpini de Aspergillus ca gazde. Construcțiile permit aplicații pentru degradarea fenolilor, polifenolilor, crezolilor, alchilfenolilor, naftolilor, bisfenolilor și fenolilor halogenați (bis). Metodele biologice și fizico-chimice ar putea fi combinate pentru a face procesele adecvate pentru uz industrial .

peroxidazele plantelor au o utilitate potențială puternică pentru decontaminarea apelor reziduale poluate cu fenol. Utilizarea pe scară largă a acestor enzime pentru depoluarea fenolului necesită material ieftin, abundent și ușor accesibil care conține peroxidază. Pulpa de cartofi, un produs rezidual din industria amidonului, conține cantități mari de peroxidaze active, iar enzimele pulpei de cartofi își mențin activitatea la pH 4-8 și sunt stabile pe o gamă largă de temperaturi. Eficiența îndepărtării fenolului pulpei de cartofi este de peste 95% .

lac imobilizat pe granule de silice nanoporoase degradează mai mult de 90% din 2,4-dinitrofenol într-un timp scurt (12 ore). Procesul de imobilizare îmbunătățește activitatea și durabilitatea Lac pentru degradarea poluantului. Temperaturile de peste 50 de grade C reduc activitatea enzimei la aproximativ 60%. Cu toate acestea, pH-ul și concentrația mediatorului nu au putut afecta activitatea enzimei. Cinetica degradării este în conformitate cu o ecuație Michaelis–Menten .

exudatele apoase de raigras (Lolium perenne) pot degrada BPA atât în absența, cât și în prezența materiei organice naturale (NOM). În exudatele cu adăugarea de nom, procesul de degradare este mai lung decât fără NOM. Activitățile peroxidazei și Lac în exudate au sugerat o implicare semnificativă a acestor enzime în degradarea BPA .

compușii Organofluorinici au devenit blocuri importante pentru o gamă largă de materiale avansate, polimeri, agrochimice și produse farmaceutice. Conceptul de introducere a grupării trifluormetil în fenoli neprotejați prin utilizarea unui biocatalizator (Lac), tBuOOH și fie reactivul Langlois, fie sulfinatul de zinc al lui Baran a fost realizat. Metoda se bazează pe recombinarea a două specii radicale, și anume cationul radical fenol generat direct de Lac și radicalul CF3. Trifluormetilarea catalizată de Lac are loc în condiții ușoare și degradează fenolii substituiți cu trifluormetil care nu erau disponibili prin metode clasice .

ascomycete de Apă Dulce producătoare de Lac 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 .

s-a acordat o atenție sporită nanobiocatalizei. Lac imobilizat reversibil pe microsferele magnetice chelate Cu(cu) și mn(cu) a reușit să elimine BPA din apă. În comparație cu Lac liber, stabilitatea termică și de stocare a Lac imobilizat sunt îmbunătățite semnificativ. Mai mult de 85% din BPA a fost eliminat în condiții optime .

cu toate acestea, utilizarea enzimelor în soluție pentru tratarea apei are limitări de nereuzabilitate, durata de viață scurtă a enzimelor și costul ridicat al unei singure utilizări. Chen și colab. a dezvoltat un nou tip de biocatalizator prin imobilizarea lacului fungic pe suprafața celulelor de drojdie folosind tehnici de biologie sintetică. Biocatalizatorul este denumit Lac de afișare a suprafeței (SDL) și poate fi reutilizat cu o stabilitate ridicată, deoarece a păstrat 74% din activitatea inițială după opt reacții repetate în lot. Eficacitatea SDL și dovada conceptului în tratarea contaminanților de îngrijorare emergentă au fost demonstrate cu bisfenol A și sulfametoxazol.