undefined

Insights into the action of phylogenetically diverse microbial expansins on the structure of cellulose microfibrils

Julkaisuvuosi

2024

Tekijät

Haddad Momeni, Majid; Zitting, Aleksi; Jäämuru, Vilma; Turunen, Rosaliina; Penttilä, Paavo; Buchko, Garry W.; Hiltunen, Salla; Maiorova, Natalia; Koivula, Anu; Sapkota, Janak; Marjamaa, Kaisa; Master, Emma R.

Tiivistelmä

<p>Background: Microbial expansins (EXLXs) are non-lytic proteins homologous to plant expansins involved in plant cell wall formation. Due to their non-lytic cell wall loosening properties and potential to disaggregate cellulosic structures, there is considerable interest in exploring the ability of microbial expansins (EXLX) to assist the processing of cellulosic biomass for broader biotechnological applications. Herein, EXLXs with different modular structure and from diverse phylogenetic origin were compared in terms of ability to bind cellulosic, xylosic, and chitinous substrates, to structurally modify cellulosic fibrils, and to boost enzymatic deconstruction of hardwood pulp. Results: Five heterogeneously produced EXLXs (Clavibacter michiganensis; CmiEXLX2, Dickeya aquatica; DaqEXLX1, Xanthomonas sacchari; XsaEXLX1, Nothophytophthora sp.; NspEXLX1 and Phytophthora cactorum; PcaEXLX1) were shown to bind xylan and hardwood pulp at pH 5.5 and CmiEXLX2 (harboring a family-2 carbohydrate-binding module) also bound well to crystalline cellulose. Small-angle X-ray scattering revealed a 20–25% increase in interfibrillar distance between neighboring cellulose microfibrils following treatment with CmiEXLX2, DaqEXLX1, or NspEXLX1. Correspondingly, combining xylanase with CmiEXLX2 and DaqEXLX1 increased product yield from hardwood pulp by ~ 25%, while supplementing the TrAA9A LPMO from Trichoderma reesei with CmiEXLX2, DaqEXLX1, and NspEXLX1 increased total product yield by over 35%. Conclusion: This direct comparison of diverse EXLXs revealed consistent impacts on interfibrillar spacing of cellulose microfibers and performance of carbohydrate-active enzymes predicted to act on fiber surfaces. These findings uncover new possibilities to employ EXLXs in the creation of value-added materials from cellulosic biomass.</p>
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Koivula Anu Orcid -palvelun logo

Marjamaa Kaisa

Maiorova Natalia

Turunen Rosaliina

Jäämuru Vilma

Aalto-yliopisto

Zitting Aleksi Orcid -palvelun logo

Master Emma Orcid -palvelun logo

Haddad Momeni Majid

Penttilä Paavo Orcid -palvelun logo

Turunen Rosaliina

Jäämuru Vilma

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

17

Numero

1

Artikkelinumero

56

Julkaisu­foorumi

90327

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Kokonaan avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksu €

2390

Muut tiedot

Tieteenalat

Materiaalitekniikka; Ympäristön bioteknologia; Biokemia, solu- ja molekyylibiologia

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Kyllä

DOI

10.1186/s13068-024-02500-w

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä