The influence of divalent metal ions on a lytic polysaccharide monooxygenase

Abstract

Med den globale miljøutfordringen som vi er stilt ovenfor i dag, har interessen og forskningen for bærekraftig og ren energi de siste tiårene vært fremtredende. Innenfor bioraffineri feltet har enzymatisk nedbrytning av biomasse vært i fokus, men er fortsatt en kostnadsfull og langsom prosess. Nylig har det blitt vist at bakterielle enzymer kvalifisert som lytisk polysakkaride monooxygenase (LPMO) medlem av familien 10 av auxiliry activities (AA), øker nedbrytninghastigheten av uløselige polysakkarider. Disse oppdagelsene har bidratt til større kunnskap om mekanismen bak denne naturlige nedbrytningsprosessen, kunnskap som kan bli anvendes innen bioraffineriindustrien for en mer effektiv utnyttelse av biomasse og bidra til å redusere bruken av oljebaserte produkter.

Den gram negative jordbakterien Serratia marcescens uttrykker det kitin bindende proteinet CBP21, en overflate aktiv LPMO i AA-10 familien. Tidligere studier har vist at CBP21 er en kobber-metall avhengi enzym og i tillegg avhengi av en elektron donor ved enzym aktivitet. Målet for denne studien var å undersøke enzymets aktivitet i tilstedeværelse av andre metall ioner, dette ved en serie kompetitiv inhibering assay der ulike to-verdige mettall ioner, samt treverdig jern, ble tilført i ulike konsentrasjoner i reaksjoner med CBP21,beta-kitin og reduktant. Reaksjonene med ulike metaller i ulike konsentrasjoner ble analysert kvalitativ gjennom MALDI-TOF MS og kvantitativ ved UHPLS metoder for påvisning av enzym aktivitet.

CBP21 viste aktivitet i alle løsningene med de ulike metallene ved 2 mM og 5 mM ione konsentrasjon untatt for jern ionene. Over tid ble det ikke noe en signifikant effekt på CBP21 aktivitet i reaksjoner med Mn2+ eller Ni2+, men i reaksjoner med Co2+ og Zn2+ ble det registrert dels inhiberende effekt.