Lytiske enzymer som cellulase, lysozom, labiase, achropeptidase og en række andre spiller en vigtig rolle i protein- og DNA-ekstraktion. Mens forskellige lytiske enzymer kan anvendes til forskellige anvendelser, er cellulase normalt det foretrukne enzym, når det drejer sig om at nedbryde plantecellevægge. Hvad er det ved cellulase, der gør det særligt nyttigt til lysering af planteceller? Her er nogle ting, du bør vide.

Forståelse af cellulaser:

Cellulase er et enzym, der produceres af svampe, bakterier og/eller protozoer, som hjælper med at nedbryde cellulose og andre beslægtede polysaccharider (f.eks. hemicellulose, lichenin og beta-D-glucaner fra korn) til monosaccharider eller simple sukkerarter (f.eks. beta-glucose), kortere polysaccharider og/eller oligosaccharider ved at hydrolyse de 1,4-beta-D-glycosidiske bindinger.

Dette lytiske enzym er økonomisk vigtigt, da det gør størstedelen af plantekomponenterne tilgængelige for videre forarbejdning, hvilket er en næsten umulig opgave, da cellulosemolekyler binder sig stærkt til hinanden og er ret vanskelige at nedbryde. I betragtning af at cellulose er vores mest rigelige vedvarende biologiske ressource og er en af de billigste energikilder, vi har på planeten, kan udnyttelsen af dens fulde potentiale have en betydelig indvirkning, ikke kun på økonomien, men også på vores miljø og energisikkerhed.

Typer af cellulaser

Baseret på den type reaktion, de katalyserer, kan cellulaser kategoriseres som endocellulaser, exocellulaser (cellobiohydrolaser) og beta-glucosidaser.

• Endocellulase (CMCase) – genererer nye kædeender ved tilfældigt at spalte interne bindinger på amorfe steder. Når de virker på cellulosekæderne, producerer endocellulaser glukose, cellodextriner og/eller uopløselige cellulosefragmenter. Der dannes dog cellobiose eller længere cellodextriner, hvis endocellulasen har virket “processuelt”.
• Exocellulase – producerer tetrasaccharider og/eller disaccharider ved at spalte to til fire enheder fra de reducerende eller ikke-reducerende ender af de udsatte kæder, der er produceret ved endocellulasernes virkning.
• Beta-glucosidase – hydrolyserer de resulterende exocellulaseprodukter til individuelle monosaccharider.

Hvordan anvendes cellulaser?

Cellulaser anvendes til mange forskellige formål inden for en lang række industrier. Nogle af de mere populære anvendelser omfatter følgende:

• Kommerciel fødevareforarbejdning – Cellulaser spiller en vigtig rolle i vinfremstillings- og bryggeriindustrien og i udvindingen af olivenolie og carotenoider.
• Landbrug – Cellulaser anvendes til bekæmpelse af plantepatogener og sygdomme, forbedret frøspiring, plantevækst og blomstring, forbedret jordkvalitet osv.
• Foderproduktion – Produktion af energirigt dyrefoder er muliggjort ved brug af cellulaser.
• Tekstilindustri – Cellulase bidrager til at forbedre stofkvaliteten og genoprette farven og lysstyrken i tekstilmaterialer.
• Vaskemiddelindustri – Forbedret rengøringsvirkning og forbedret stoffarve opnås ved brug af cellulaser. Det beskytter også stoffibrene.
• Masse- og papirindustri – Cellulaser anvendes til at forbedre papirkvaliteten og samtidig reducere energi- og klorbehov. Det bruges også til at opnå en forbedret deinkingydelse.
• Biobrændstofproduktion – Cellulaser omdanner effektivt lignocelluloseholdige materialer såsom sukkerrørbagasse, majskolber, rishalm, savsmuld og skovrester til ethanol.

Brydning af cellevæggene ved hjælp af cellulase

Mens traditionelle metoder til cellelysis anvender fysiske metoder til at forstyrre og tvinge cellerne op, foretrækker forskere nu at anvende enzymer af en række årsager, som omfatter følgende:

• Hvis de ikke udføres korrekt, kan nogle fysiske eller mekaniske metoder føre til denaturering og aggregering af prøverne.
• Det kan være en udfordring at opnå reproducerbare resultater, især ved anvendelse af homogeniserings- og formalingsmetoder, på grund af den upræcise terminologi, der anvendes til at definere håndteringen af prøven.
• Fysiske og mekaniske metoder kræver en større indsats og kan nødvendiggøre brug af dyrt udstyr (f.eks. fransk presse, sonicator osv.).

I modsætning hertil giver brugen af lytiske enzymer som cellulase reproducerbare resultater, er ideel til forskellige anvendelser og er mere velegnet til moderne laboratorieprocesser.

Her er nogle flere blogartikler, der kan være af interesse:

• Plant Protein Extraction and Protein Precipitation Techniques
• Plant vs Animal Cells: Bryd cellevæggen med lytiske enzymer