Roles of charged residues in the active site of Lytic Polysaccharide Monooxygenase : effect on catalysis

Abstract

Lytic Polysaccharide monooxygenases (LPMOs) are copper-dependent enzymes that catalyze the oxidative cleavage of glycosidic bonds in polysaccharides in the presence of H2O2 or molecular oxygen paired with a reductant. LPMOs have an essential role in biomass saccharification in biorefineries, as they break down the recalcitrant crystalline substrates such as cellulose and chitin, which enable glycoside hydrolases to depolymerize the substrate into glucose units. This thesis was written as part of a larger research project where the objective was to acquire knowledge of the molecular mechanism of LPMO activity. The work in this thesis provides site-directed mutagenesis data for probing the roles of glutamate (Glu217) and arginine (Arg212) in the active site of the cellulose-active CelS2 (PDB id: 4OY7), which will provide as basis for further studies to unveil the molecular basis in their catalysis.

Lytisk Polysakkarid Monooksygenaser (LPMOer) er kopper-avhengige enzymer som katalyserer oksidativ spaltning av glykosid bindinger hos polysakkarider med bruk av H2O2 eller molekylær oksygen sammen med en reduktant. LPMOer har en svært viktig rolle i biomasse sakkarifisering i bioraffinerier, ettersom de bryter ned trassig krystallinsk cellulose og kitin som gir glykosid hydrolaser muligheten til å depolymerisere substratet ned til glukose enheter. Denne masteroppgaven er del av et større forskningsprosjekt der målet er å tilegne seg kunnskap om det molekylære mekanismen for LPMO aktivitet. Arbeidet presentert i denne masteroppgaven tilbyr site-directed mutagenesis data for tolkningen av rollen til glutamat (E217) og arginin (R212) i det aktive setet hos den cellulose-aktive CelS2 (PDB id: 4OY7), som vil fungere som et grunnlag for videre studier på å avdekke det molekylære grunnlaget for deres katalyse.