Celiuliazės fermentų veikimo mechanizmas, struktūra, panaudojimas

Celiuliozė – pagrindinis augalinių ląstelių ir daugelio kitų fotosintetinančių organizmų sienelių komponentas, turintis didelį paplitimo laipsnį visame pasaulyje. Tai vienas iš svarbiausių biosferos anglies šaltinių (Zhang, Y. H. P., et al. 2006). Celiuliolitiniai mikroorganizmai geba sintetinti fermentą celiuliazę, kuri hidrolizuoja glikozidinius ryšius celiuliozės molekulėse (Beguin & Aubert, 1994). Biocheminiai celiuliazės fermentų tyrimai prasidėjo 1940 m. Juos paspartino didėjantis biotechnologinis interesas šį fermentą panaudoti celiuliozės degradavimui ir tokiu būdu komercializuoti. Tolimesnius celiuliozės ardymo mechanizmo tyrimus ypač paskatino celiuliotinių mikroorganizmų genomų nustatymas kartu su transkriptomikos ir proteomikos sričių pažanga (Zhou et al. 2010; Martinez et al. 2008). Nemažėjantis ir limituotas iškastinio kuro naudojimas bei auganti atsinaujinančių energijos šaltinių paklausa paskatino didžiulį susidomėjimą celiuliazės fermentų panaudojimu biokuro gamyboje. (Pandey et al., 2012). Būtent lignoceliuliozės, kaip substrato, biokonversija naudojant celiuliazės fermentus yra mažai iširta ir perspektyvi biokuro komercializacijos sritis (Srivastava et al., 2015b). Celiuliazės jau seniai plačiai naudojamos ir pramonėje, ir biotechnologijose (Cavaco-Paulo, A. 1998). Šie fermentai (EC 3.2.1.4) gali būti plačiai naudojamos įvairiose pramonės srityse, kaip antai, tekstilės, skalbimo, popieriaus ar bioetanolio gamyboje (Bhat, 2000). Taip pat celiuliazės turi didžiulį potencialą lignoceliuliozės sacharifikacijoje susidarant fermentuojam cukrui, kuris gali būti panaudotas vienos ląstelės baltymų (SCP) ar pieno rūgšties produkcijoje (Maki, M., et al. 2009). Išsamesni šių fermentų struktūriniai ir funkciniai tyrimai galėtų prisidėti prie naujų bioinžinerinių strategijų kūrimo, orientuotų į šio fermentų aktyvumo didinimą. (Wilson, 2012).