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Articles by Goutami Banerjee in JoVE
JoVE Bioengineering
GENPLAT: una piattaforma automatizzata per la scoperta degli enzimi biomassa e ottimizzazione Cocktail
1DOE Plant Research Laboratory, Michigan State University, 2DOE Great Lakes Bioenergy Research Center, Michigan State University
GENPLAT (Enzyme GLBRC Platform) è una piattaforma automatizzata per la scoperta e l'ottimizzazione di cocktail di enzimi per la degradazione della biomassa. Può essere adattato alle materie prime più e miscele di enzimi contenenti più componenti.
Other articles by Goutami Banerjee on PubMed
Hydrophobins Sc3 E Sc4 Espressione Genica Nei Tumuli, Corpi Fruttiferi E IFE Vegetative Di Schizophyllum Commune
Una forma di crescita anormale chiamata tumulo è stata ipotizzata per essere una neoplasia nel comune di Schizophyllum fungo filamentoso. Un'ipotesi alternativa è che tumuli rappresentano una forma di sviluppo insolita nella via morfogenetica del corpo fruttifero. Stolonifer proteine sono state trovate nei corpi fruttiferi dove essi linea la superficie dei pori di scambio di gas e la funzione per mantenere i pori idrofobo. Per determinare ulteriori possibili relazioni tra cumuli e corpi fruttiferi, tumulo tessuto è stato esaminato per i pori di scambio di gas e la presenza di hydrophobins. Immagini microscopiche Cryoscanning electron ha rivelato la presenza di canali in tessuto tumulo e presuntiva stolonifer barrette tonde simili ai canali d'aria in corpi fruttiferi. Espressione genica stolonifer era anche misurato nel tessuto del tumulo mediante PCR quantitativa in tempo reale e ha mostrato sia monokaryotic e tessuto dikaryotic tumulo esposto alta espressione del dikaryotic specifico Sc4 stolonifer gene. Al contrario, Sc4 stolonifer espressione era a malapena rilevabili nei corpi fruttiferi monokaryotic. L'espressione dei geni stolonifer Sc4 in tumuli suggerisce tumulo sviluppo utilizza questo aspetto del percorso dello sviluppo fruttificazione dikaryotic.
Miscele Sintetiche Degli Enzimi Per La Decostruzione Di Biomassa: Produzione E Ottimizzazione Di Un Core Set
L'elevato costo degli enzimi è un collo di bottiglia più importante impedendo lo sviluppo di un'industria di etanolo ligno economicamente sostenibile. Cocktail di enzima commerciale per la conversione di biomassa vegetale in zuccheri fermentescibili sono miscele complesse contenenti più di 80 proteine di attività non ottimali e proporzioni relative. Come un passo verso lo sviluppo di un più efficiente enzima cocktail per la conversione della biomassa, abbiamo sviluppato una piattaforma, chiamata GENPLAT, che utilizza robotica manipolazione liquido e disegno sperimentale statisticamente valido per analizzare miscele sintetiche degli enzimi. Enzimi commerciali (Accellerase 1000 + Multifect Xylanase) e Spezyme CP + 188 Novozyme sono stati utilizzati per testare il sistema e servire come benchmark comparativi. Utilizzando ammoniaca-fibra espansione (AFEX) pretrattato mais stover terra di 0,5 mm e un carico di glucano dello 0,2%, un carico di enzima di glucano proteina/g 15 mg e la digestione di 48 h a 50 gradi C, enzimi commerciali rilasciato 53% e il 41% del glucosio disponibile e xilosio, rispettivamente. Miscele di tre, cinque e sei puri enzimi delle specie di Trichoderma, espressa in Pichia pastoris, sistematicamente sono stati ottimizzati. Modelli statistici sono stati sviluppati per l'ottimizzazione di solo glucosio, xilosio da solo e la media del glucosio + xilosio per durate due digestione, 24 e 48 h. I modelli risultanti sono stati statisticamente significativi (P < 0,0001) e indicato una composizione ottima per il rilascio di glucosio (i valori per il rilascio di xilosio ottimizzato sono tra parentesi) del 29% (5%) cellobiohydrolase 1, cellobiohydrolase 5% (14%) 2, 25% (25%) endo-beta1, 4-glucanasi 1, 14% (5%) beta-glucosidasi, 22% (34%) endo-beta1, 4-xilanasi 3 e 5% (17%) beta-xylosidase in 48 h a un carico proteico del glucano di 15 mg/g. Confronto di due preparati di mais trattata AFEX stover terra di particelle diverse dimensioni indicato che la granulometria (100 vs 500 microm) fa una grande differenza nella digeribilità totale. La piattaforma di test e ottimizzato "core" insieme forniscono un punto di partenza per il test rapido e ottimizzazione degli enzimi core alternate da altre fonti di microbiche e ricombinante come pure per quanto riguarda il test delle proteine "accessorie" per lo sviluppo delle miscele superiori degli enzimi per la conversione di biomassa.
Miscele Sintetiche Multicomponente Enzima Per La Decostruzione Della Biomassa Lignocellulosica
Una piattaforma di analisi enzima ad alto rendimento, chiamata GENPLAT, è stata utilizzata per guidare lo sviluppo di una miscela ottimizzata di singoli enzimi purificati da dieci "accessorio" e sei "core" enzimi. Miscele degli enzimi sono stati ottimizzati per il rilascio di Glu, Xyl o una combinazione dei due da stover mais pretrattati da espansione ammoniaca-fibra (AFEX). Condizioni di test sono stati un carico fisso enzima di 15 mg/g glucano, digestione di 48 h e 50 gradi C. cinque dei dieci testato proteine accessore enhanced Glu o Xyl resa rispetto al nucleo impostato da solo, e cinque non ha fatto. Imposta una miscela 11-componente contenente il nucleo e cinque enzimi accessori ottimizzati per Glu rilasciato 52,1% del Glu disponibile, rispetto al 38,5% con il nucleo di impostare da solo. Una miscela ottimizzata per Xyl rilasciato il 39,9% degli Xyl, rispetto al 26,4% con il nucleo di impostare da solo. Prevediamo che c'è ancora una considerevole opportunità per ulteriore miglioramento delle miscele sintetiche. Inoltre, la strategia qui descritta è applicabile allo sviluppo di cocktail di enzimi più efficienti per qualsiasi combinazione di pretrattamento/biomassa e per la rilevazione di enzimi in grado di apportare un contributo finora non riconosciuto alla decostruzione lignocellulosa.
Rapida Ottimizzazione Delle Miscele Di Enzimi Per La Decostruzione Delle Combinazioni Di Materie Prime Diverse Pretrattamento/biomassa
Gli enzimi per la decostruzione di parete delle cellule vegetali sono un costo maggiore nella produzione di etanolo da biomassa lignocellulosica. L'obiettivo di questa ricerca era quello di sviluppare miscele sintetiche ottimizzate degli enzimi per molteplici combinazioni di pretrattamento/substrato utilizzando la nostra piattaforma di high-throughput biomassa digestione, GENPLAT, che combina robot liquido gestione statistico del disegno sperimentale e analisi Glc e Xyl automatizzate. Proporzioni di sei core fungine enzimi (CBH1, CBH2, EG1, β-glucosidasi, un GH10 endo-β1, 4-xilanasi e β-xylosidase) sono stati ottimizzati in un carico fisso enzima del glucano di 15 mg/g per il rilascio del Glc e Xyl da tutte le combinazioni di materie cinque biomassa prime (stover mais, switchgrass, Miscanthus, secchi distillatori grani più solubili [DDGS] e pioppo) sottoposti a pretrattamenti alcalini tre (AFEX, base diluita [0.25% NaOH] e perossido alcalino [AP]). Una miscela di 16-componente comprendente il core set plus 10 enzimi accessori è stata ottimizzata per le tre combinazioni di pretrattamento/substrato. Risultati sono stati confrontati con le prestazioni di due enzimi commerciali (Accellerase 1000 e Spezyme CP) presso i carichi della proteina stessa.
Pretrattamento Perossido Alcalino Di Stover Mais: Effetti Della Biomassa, Perossido E Carico Di Enzima E Composizione Sui Rendimenti Di Glucosio E Xilosio
Pretrattamento è un passaggio fondamentale nella conversione della lignocellulosa in zuccheri fermentescibili. Anche se molti processi di pretrattamento sono attualmente sotto inchiesta, nessuno di loro sono completamente soddisfacenti per quanto riguarda l'efficacia, costo o impatto ambientale. L'uso di acqua ossigenata a pH 11,5 (perossido di idrogeno alcalino (AHP)) è stato mostrato da Gould e colleghe per essere un efficace pretrattamento di erba stovers e altri materiali vegetali nel contesto della produzione animale, nutrizione ed etanolo. Nostri esperimenti precedenti indicato che AHP eseguita bene quando confrontati con due altri pretrattamenti alcaline. Qui, abbiamo esplorato diversi parametri chiavi per testare il potenziale di AHP per ulteriori miglioramenti rilevanti per la produzione di etanolo lignocellulosica.
Caratterizzazione Biochimica E Molecolare Del α-xylosidase Secrete Da Aspergillus Niger
Α-Linked xilosio è un importante componente del xyloglucans nelle pareti cellulari delle piante superiori. Un α-xylosidase (AxlA) è stato purificato da un preparato enzimatico commerciale da Aspergillus niger, ed è stato identificato il gene codifica. La proteina è un membro della famiglia di glicosil idrolasi 31. Era attivo su p-nitrofenil-α-d-xyloside, isoprimeverose, xyloglucan heptasaccharide (XXXG) e xyloglucan di Tamarindo. Quando espresso in Pichia pastoris, AxlA aveva attività paragonabile all'enzima nativo su pNPαX e IP nonostante la apparente hyperglycosylation. L'optimum di pH di AxlA era tra 3.0 e 4.0. AxlA insieme a β-glucosidasi depolymerized xyloglucan heptasaccharide. Una combinazione di AxlA, β-glucosidasi, xyloglucanase e β-galattosidasi in proporzioni ottimale di 51:5:19:25 o di 59:5:11:25 completamente potrebbe depolymerize Tamarindo XG per liberare Glc o Xyl, rispettivamente. Al meglio delle nostre conoscenze, questa è la prima caratterizzazione di un α-xylosidase microbica secreta. Secreta α-xylosidases sembrano essere rari in natura, essendo assente dalle altre testate miscele commerciali degli enzimi e dai genomi di funghi filamentosi più.
Scalabilità E Integrazione Delle Alcalina Idrogeno Perossido Di Pretrattamento, Idrolisi Enzimatica E Fermentazione Etanolica
Perossido di idrogeno alcalino (AHP) ha diverse caratteristiche interessanti come un pretrattamento in ligno pipeline di biomassa-etanolo. Qui, è stata studiata la fattibilità di scaling-up del processo AHP e integrazione con fermentazione e idrolisi enzimatica. Stover mais (1 kg) è stato sottoposto a trattamento preparatorio di AHP, idrolizzata enzimaticamente, e fermentato gli zuccheri risultanti all'etanolo. Il pretrattamento di AHP è stato eseguito a 0,125 g apparato H(2) /g biomassa, 22 ° C e pressione atmosferica per 48 h con riequilibrio pH periodiche. L'idrolisi enzimatica è stata eseguita nel reattore stesso dopo neutralizzazione del pH dei fanghi biomassa e senza lavaggio. Dopo 48 h, glucosio e xilosio rendimenti erano 75% e il 71% del massimo teorico. Sterilità è stato mantenuto durante l'idrolisi enzimatica e pretrattamento senza l'uso di antibiotici. Durante la fermentazione utilizzando un ceppo di Saccharomyces cerevisiae che utilizza glucosio e xilosio, tutti del Glc e il 67% della Xyl erano consumati in 120 h. Il titolo finale etanolo era 13,7 g/L. trattamento dell'idrolizzato enzimatico con carbone attivo prima della fermentazione ha avuto poco effetto sulla fermentazione Glc ma nettamente migliorata utilizzazione del Xyl, presumibilmente dovuto la rimozione degli inibitori solubili aromatici. I risultati indicano che AHP è facilmente scalabile e può essere integrato con fermentazione e idrolisi enzimatica. Rispetto alle altre principali pretrattamenti per la biomassa lignocellulosica, AHP ha potenziali vantaggi per quanto riguarda i costi di capitale, semplicità di processo, gestione delle materie prime e compatibilità con decostruzione enzimatica e fermentazione. Biotechnol. Bioeng. © 2011 Wiley periodici, Inc.
