A fehérjék és a DNS kivonásában jelentős szerepet játszanak az olyan lítikus enzimek, mint a celluláz, a lizozom, a labiáz, az akropeptidáz és számos más enzim. Bár különböző lítikus enzimek különböző alkalmazásokhoz használhatók, a celluláz általában a növényi sejtfalak lebontására szolgáló enzim. Mi az, ami a cellulázt különösen hasznossá teszi a növényi sejtek lízisében? Íme néhány dolog, amit tudnia kell.

A cellulázok megértése: Getting Down to the Basics

A celluláz olyan enzim, amelyet gombák, baktériumok és/vagy egysejtűek termelnek, és amely az 1,4-béta-D-glikozidos kötések hidrolízisével segíti a cellulóz és más rokon poliszacharidok (pl. hemicellulóz, lichenin és gabonafélék béta-D-glükánjai) lebontását monoszacharidokra vagy egyszerű cukrokra (pl. béta-glükóz), rövidebb poliszacharidokra és/vagy oligoszacharidokra.

Ez a lítium enzim gazdaságilag jelentős, mivel a növényi komponensek nagy részét elérhetővé teszi a további feldolgozás számára, ami szinte lehetetlen feladat, mivel a cellulózmolekulák erősen kötődnek egymáshoz, és meglehetősen nehezen bonthatók. Tekintettel arra, hogy a cellulóz a legbőségesebb megújuló biológiai erőforrásunk és az egyik legolcsóbb energiaforrás a bolygónkon, teljes potenciáljának kiaknázása jelentős hatással lehet nemcsak a gazdaságra, hanem környezetünkre és energiabiztonságunkra is.

A cellulázok típusai

A cellulázok az általuk katalizált reakció típusa alapján endocellulázok, exocellulázok (cellobiohidrolázok) és béta-glükozidázok csoportjába sorolhatók.

• Endocelluláz (CMCáz) – új láncvégeket hoznak létre az amorf helyeken lévő belső kötések véletlenszerű hasításával. A cellulózláncokra hatva az endocellulázok glükózt, cellodextrint és/vagy oldhatatlan cellulózfragmentumokat termelnek. Cellobióz vagy hosszabb cellodextrinek keletkeznek azonban, ha az endocelluláz “folyamatosan” hatott.
• Exocelluláz – tetraszacharidokat és/vagy diszacharidokat állít elő az endocellulázok hatására keletkezett exponált láncok redukáló vagy nem redukáló végeiről két-négy egység lehasításával.
• Béta-glükozidáz – hidrolizálja a keletkező exocelluláz termékeket egyedi monoszacharidokká.

Hogyan használják a cellulázokat?

A cellulázokat számos különböző alkalmazásban használják az iparágak széles körében. Néhány népszerűbb alkalmazásai közé tartoznak a következők:

• Kereskedelmi célú élelmiszer-feldolgozás – A cellulázok jelentős szerepet játszanak a bor- és sörfőzésben, valamint az olívaolaj és a karotinoidok kivonásában.
• Mezőgazdaság – A cellulázokat a növényi kórokozók és betegségek elleni védekezésre, a magok csírázásának, a növények növekedésének és virágzásának fokozására, a talajminőség javítására stb. használják.
• Takarmánygyártás – Energiában gazdag állati takarmányok előállítását teszi lehetővé a cellulázok használata.
• Textilipar – A celluláz segít javítani a szövetek minőségét és helyreállítani a textilanyagok színét és fényét.
• Mosóipar – A cellulázok használatával javított tisztítóhatás és javított szövetszín érhető el. Emellett védi a szövetszálakat.
• Papír- és cellulázipar – A cellulázokat a papírminőség javítására használják, miközben csökkentik az energia- és klórszükségletet. Emellett a festéktelenítési teljesítmény javítására is használják.
• Bioüzemanyag-előállítás – A cellulázok hatékonyan alakítják át etanollá a lignocellulóz anyagokat, például a cukornád bagaszt, a kukoricacsutkát, a rizsszalmát, a fűrészport és az erdei maradványokat.

A sejtfalak lebontása cellulázzal

Míg a sejtlízis hagyományos módszerei fizikai módszereket használnak a sejtek megbontására és erőszakos felnyitására, a kutatók ma már inkább enzimeket használnak számos okból, amelyek a következők:

• Nem megfelelő végrehajtás esetén egyes fizikai vagy mechanikai módszerek a minta denaturációjához és aggregációjához vezethetnek.
• A reprodukálható eredmények elérése kihívást jelenthet, különösen a homogenizálási és őrlési módszerek alkalmazása esetén, a minta kezelésének meghatározásakor használt pontatlan terminológia miatt.
• A fizikai és mechanikai módszerek nagyobb erőfeszítést igényelnek, és drága berendezések (pl. francia prés, szonikátor stb.) használatát tehetik szükségessé.

A lítiumos enzimek, például a celluláz használata ezzel szemben reprodukálható eredményeket produkál, ideális a különböző alkalmazásokhoz, és jobban megfelel a modern laboratóriumi eljárásoknak.

Itt van még néhány blogcikk, ami érdekes lehet:

• Növényi fehérje extrakció és fehérje kicsapási technikák
• Növényi vs. állati sejtek: A sejtfal áttörése citikus enzimekkel