XILOGLÜKANÁZ SZEREPE HEMICELLÚLÓZ TARTALMÚ

SZUBSZTRÁTOK DEGRADÁCIÓJÁBAN

Benkő ZsuzsaTémavezetők: Réczey Istvánné dr, Matti Siika-aho dr, Liisa Viikari dr

Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

2007. 02. 07.

2

Sejtfal polimerek XG I.

• Cellulóz• Hemicellulózok:

(i) Xiloglükánok (Xilánok)1. Homoxilánok2. Glükurono-xilánok3. (Arabino)glükuronoxilánok4. Arabinoxilánok5. (Glükurono)arabinoxilánok6. Heteroxilánok

(ii) Mannoglükánok (Mannánok)1. Galaktomannánok2. Glükomannánok

(iii) Xiloglükánok(iv) Kevert kapcsolódású (1,3 és 1,4) -D-glükánok

3

Xiloglükánok előfordulása… XG II.

XG egy hemicellulóz komponens, magasabb rendű növények PCW-ban a fő komponens.

Kétszikű zárvatermők: 20-25%Puhafák: ~10%Fűfélék: 2-5%

…és szerepe• Szerkezeti vázanyag.• A sejt növekedése során oligoszaccharid forrás.

Megjegy.: Tamarind magjában a XG tároló poliszaccharid (keményítő nincs mellette) modell szubsztrát XGáz aktivitás méréseknél.

4

Xiloglükánok kémiai szerkezete XG III.

Minden esetben tartalmaznak D-glükózt, D-xilózt és D-galaktózt kb. 4:3:1 mólarányban.

Váz: 1,4--glükán (merev, egyenes lánc)

A glükozil csoportokon (60-75%-ban) 6-os helyzetben ülnek -xilozil csoportok.

A xilozil csoportok pedig 2-es helyzetben (30-50%-ban) viselhetnek -galaktozil csoportokat, vagy ritkábban L-arabinózt.

Növény fajtájától függően a galaktozil csoport hordozhat L-fukózt 2-es helyzetben -kötéssel.

Fry et al. An unambiguous nomenclature for xyloglucan-derived oligosaccharides, Physiol. Plant. 89 (1993) 1-3.

5

Xiloglükánok térszerkezete XG V.

Szürke: cellulóz szálak

Kék: XG, amely xiloglükanázzal emészthető

Piros: KOH-val távolítható el.

Zöld: Sem xiloglükanázzal, sem KOH-val nem távolítható el.

6

Anyagok

Szubsztrátok

1-3: Gőzrobbantott fűzfa: 3 különböző

4: Nedves oxidált kukorica szár

5: Gőzrobbantott kukorica szár

6-7: Árpa szalma: 2 különböző

8-9: Zöld pántlikafű: 2 különböző

10: Búza szalma

11: Gőzrobbantott fenyő

12: Solka Floc

Tisztított enzimek

1. CBHI

2. CBHII

3. EGII

4. β-Glükozidáz (Aspergillus)

5. Xiloglükanáz (XGáz)

T. reeseiből.

7

Hidrolízis körülményei

• 10 g/l cellulóz, V=2.5 ml• pH 5 (50mM Na-acetát), T=45°C• Lezárt kémcsövek vízfürdőn termosztálva, mágnesmaggal kevertetve.• Mintavétel: 0 & 48h (három párhuzamos).• Reakió leállítása: 10 perc forralással.• Cukormérés: DNS-el redukáló cukrok (glükóz standard)

HPLC-vel monoszacharidok• Enzim adagolás:

(i) 10FPU/g Celluclastnak megfelelő mennyiségű cellulázfehérje

(ii) Relatíve alacsony -glükozidáz (100 nkat/g cellulóz), hogy a mellékreakciói (xilanáz, XGáz) minél kisebb mértékben zavarjanak

(iii) XGáz 1.0 mg fehérje/g cellulóz

8

Eredmények I.

9

Eredmények II.

Xiloglükanáz hatása

Fűzfa

195C

Árpa szalma200C

Zöld pántlikafű

210C 190C90

100

110

120

130

%

190C200C 200C

10

Eredmények III.

Zöld pántlikafű (200C) hidrolízis görbéi

0

2

4

6

8

10

0 20 40 60 80 100

Idő (óra)

Red

. cuk

or (m

l/ml)

Cellulázok Cellulázok+Xiloglükanáz Xiloglükanáz

Zöld pántlikafű (200C) 96 órás hidrolízis eredményei

XiloglükanázCell.+Xilogl.Cellulázok

7,828,65

0,24

0

2

4

6

8

10

Mo

no

sza

cha

rid

(m

g/m

l)

Xilóz

Glükóz

8,06

11

Konklúzió

• Xiloglükanáz enzim alkalmazása cellulázok mellett a legtöbb vizsgált lignocellulóz esetében elősegítette azok magasabb konverziójú hidrolízisét.

• Xiloglükanáz enzim egyedül kevesebb monoszacharidot szabadított fel, mint cellulázokkal együttműködve.

Elősegíthetik egymás működését bizonyos szubsztrátok esetében.

Köszönöm a megtisztelő figyelmet!