Optimized Lytic Polysaccharide Monooxygenase Action Increases Fiber Accessibility and Fibrillation by Releasing Tension Stress in Cellulose Cotton Fibers

纤维素 纤维素酶 纤维素纤维 多糖 化学 化学工程 摩尔质量 水解 纤维 单加氧酶 高分子化学 材料科学 有机化学 聚合物 工程类 细胞色素P450
作者
Maud Chemin,Kamal Kansou,Karine Cahier,Margaux Grellier,Sacha Grisel,Bruno Novalès,Céline Moreau,Ana Villares,Jean‐Guy Berrin,Bernard Cathala
出处
期刊:Biomacromolecules [American Chemical Society]
卷期号:24 (7): 3246-3255 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acs.biomac.3c00303
摘要

Lytic polysaccharide monooxygenase (LPMO) enzymes have recently shaken up our knowledge of the enzymatic degradation of biopolymers and cellulose in particular. This unique class of metalloenzymes cleaves cellulose and other recalcitrant polysaccharides using an oxidative mechanism. Despite their potential in biomass saccharification and cellulose fibrillation, the detailed mode of action of LPMOs at the surface of cellulose fibers still remains poorly understood and highly challenging to investigate. In this study, we first determined the optimal parameters (temperature, pH, enzyme concentration, and pulp consistency) of LPMO action on the cellulose fibers by analyzing the changes in molar mass distribution of solubilized fibers using high performance size exclusion chromatography (HPSEC). Using an experimental design approach with a fungal LPMO from the AA9 family (PaLPMO9H) and cotton fibers, we revealed a maximum decrease in molar mass at 26.6 °C and pH 5.5, with 1.6% w/w enzyme loading in dilute cellulose dispersions (100 mg of cellulose at 0.5% w/v). These optimal conditions were used to further investigate the effect of PaLPMO9H on the cellulosic fiber structure. Direct visualization of the fiber surface by scanning electron microscopy (SEM) revealed that PaLPMO9H created cracks on the cellulose surface while it attacked tension regions that triggered the rearrangement of cellulose chains. Solid-state NMR indicated that PaLPMO9H increased the lateral fibril dimension and created novel accessible surfaces. This study confirms the LPMO-driven disruption of cellulose fibers and extends our knowledge of the mechanism underlying such modifications. We hypothesize that the oxidative cleavage at the surface of the fibers releases the tension stress with loosening of the fiber structure and peeling of the surface, thereby increasing the accessibility and facilitating fibrillation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
武雨寒完成签到,获得积分20
1秒前
南浔完成签到 ,获得积分10
1秒前
gabee完成签到 ,获得积分10
3秒前
雪糕发布了新的文献求助10
4秒前
一行白鹭上青天完成签到 ,获得积分0
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
龙腾岁月完成签到 ,获得积分10
9秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
沫荔完成签到 ,获得积分10
14秒前
xrzsxiaoli完成签到,获得积分10
14秒前
西瓜刀完成签到 ,获得积分10
18秒前
陈小青完成签到 ,获得积分10
18秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
tuanheqi应助科研通管家采纳,获得150
19秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
21秒前
朱洪帆完成签到,获得积分20
24秒前
飞儿完成签到 ,获得积分10
25秒前
29秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
29秒前
王的故郷完成签到 ,获得积分10
30秒前
ccm完成签到,获得积分10
34秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
35秒前
Jiang 小白完成签到,获得积分10
35秒前
牛马研究生完成签到 ,获得积分10
40秒前
夜话风陵杜完成签到 ,获得积分0
41秒前
xrzsxiaoli发布了新的文献求助10
41秒前
45秒前
45秒前
一只找论文的小云朵完成签到,获得积分10
49秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
50秒前
jianglili完成签到,获得积分10
52秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
52秒前
琦玉老师的小跟班完成签到 ,获得积分10
53秒前
海林完成签到 ,获得积分10
54秒前
蜉蝣完成签到 ,获得积分10
55秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Digitizing Enlightenment: Digital Humanities and the Transformation of Eighteenth-Century Studies 1000
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Real World Research, 5th Edition 680
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 660
Handbook of Migration, International Relations and Security in Asia 555
Between high and low : a chronology of the early Hellenistic period 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5671546
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4919419
关于积分的说明 15134948
捐赠科研通 4830339
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2587027
邀请新用户注册赠送积分活动 1540660
关于科研通互助平台的介绍 1498936