Lytiska enzymer som cellulas, lysozom, labias, achropeptidas och ett antal andra spelar en viktig roll vid protein- och DNA-extraktion. Även om olika lytiska enzymer kan användas för olika tillämpningar är cellulas vanligtvis det enzym som väljs när det gäller att bryta ner växtcellväggar. Vad är det med cellulas som gör det särskilt användbart för lysering av växtceller? Här är några saker du bör veta.

Understanding Cellulases: Cellulas är ett enzym som produceras av svampar, bakterier och/eller protozoer och som hjälper till att bryta ner cellulosa och andra relaterade polysackarider (t.ex. hemicellulosa, lichenin och beta- D-glukaner från spannmål) till monosackarider eller enkla sockerarter (t.ex. betaglukos), kortare polysackarider och/eller oligosackarider genom att hydrolysa de 1,4-beta-D-glykosidiska bindningarna.

Detta lytiska enzym är ekonomiskt betydelsefullt eftersom det gör majoriteten av växtkomponenterna tillgängliga för vidareförädling, en nästan omöjlig uppgift eftersom cellulosamolekyler binder starkt till varandra och är ganska svåra att bryta ner. Med tanke på att cellulosa är vår mest rikliga förnybara biologiska resurs och en av de billigaste energikällorna vi har på planeten kan utnyttjandet av dess fulla potential få en betydande inverkan, inte bara på ekonomin utan även på vår miljö och energisäkerhet.

Typer av cellulaser

Baserat på den typ av reaktion de katalyserar kan cellulaser kategoriseras som endocellulaser, exocellulaser (cellobiohydrolaser) och betaglukosidaser.

• Endocellulas (CMCase) – genererar nya kedjeändar genom att slumpmässigt klyva interna bindningar på amorfa platser. När de verkar på cellulosakedjorna producerar endocellulaser glukos, cellodextriner och/eller olösliga cellulosafragment. Cellobiose eller längre cellodextriner produceras dock om endocellulasen agerar ”processivt”.
• Exocellulas – producerar tetrasackarider och/eller disackarider genom att klyva två till fyra enheter från de reducerande eller icke-reducerande ändarna av de exponerade kedjor som producerats genom endocellulasernas verkan.
• Betaglukosidas – hydrolyserar de resulterande exocellulasprodukterna till enskilda monosackarider.

Hur används cellulaser?

Cellulaser används i många olika tillämpningar inom ett stort antal industrier. Några av dess mer populära tillämpningar är följande:

• Commersiell livsmedelsbearbetning – Cellulaser spelar en viktig roll i vin- och bryggeriindustrin och vid extraktion av olivolja och karotenoider.
• Lantbruk – Cellulaser används för bekämpning av växtpatogener och sjukdomar, förbättrad groddning av fröer, växttillväxt och blomning, förbättrad markkvalitet osv.
• Foderproduktion – Produktion av energirika djurfoder möjliggörs med hjälp av cellulaser.
• Textilindustri – Cellulas bidrar till att förbättra tygkvaliteten och återställa färg och ljusstyrka hos textilmaterial.
• Tvättindustri – Förbättrad rengöringsverkan och förbättrad tygfärg uppnås med hjälp av cellulaser. Den skyddar också tygfibrerna.
• Massa- och pappersindustri – Cellulaser används för att förbättra papperskvaliteten samtidigt som energi och klorbehov minskas. Det används också för att uppnå förbättrad deinkingprestanda.
• Biobränsleproduktion – Cellulaser omvandlar effektivt lignocellulosamaterial som sockerrörsbagass, majskolv, rishalm, sågspån och skogsrester till etanol.

Brytning av cellväggarna med hjälp av cellulas

Och medan traditionella metoder för celllysning använder fysiska metoder för att störa och tvinga upp cellerna föredrar forskarna numera att använda enzymer av flera skäl, bland annat följande:

• Om de inte utförs på rätt sätt kan vissa fysiska eller mekaniska metoder leda till att proverna denatureras och aggregeras.
• Att få fram reproducerbara resultat kan vara en utmaning, särskilt vid användning av homogeniserings- och malningsmetoder, på grund av den felaktiga terminologi som används för att definiera hanteringen av provet.
• Fysiska och mekaniska metoder kräver mer ansträngning och kan göra det nödvändigt att använda dyr utrustning (t.ex. fransk press, sonikapparat osv.).

Användning av lytiska enzymer som cellulas ger däremot reproducerbara resultat, är idealisk för olika tillämpningar och lämpar sig bättre för moderna laboratorieprocesser.

Här är några fler bloggartiklar som kan vara av intresse:

• Plant Protein Extraction and Protein Precipitation Techniques
• Plant vs Animal Cells: Bryt cellväggen med lytiska enzymer