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Articles by Goutami Banerjee in JoVE
JoVE Bioengineering
GENPLAT: una plataforma automatizada para el descubrimiento de enzimas de la biomasa y la optimización Cocktail
1DOE Plant Research Laboratory, Michigan State University, 2DOE Great Lakes Bioenergy Research Center, Michigan State University
GENPLAT (Plataforma GLBRC la enzima) es una plataforma automatizada para el descubrimiento y optimización de los cócteles de enzimas para la degradación de la biomasa. Se puede adaptar a las materias primas y varias mezclas de enzimas que contienen múltiples componentes.
Other articles by Goutami Banerjee on PubMed
Hydrophobins Sc3 Y Sc4 De Expresión Génica En Montículos, Cuerpos Fructíferos E Hifas Vegetativas De Schizophyllum Commune
Una forma de crecimiento anormal llamada montículo ha presumido para ser un neoplasma en la comuna de Schizophyllum hongo filamentoso. Una hipótesis alternativa es que los montículos representan alguna forma de desarrollo inusual en la vía morfogenéticos del cuerpo fructífero. Hydrophobin proteínas se han encontrado en los cuerpos fructíferos donde alinean a la superficie de los poros de intercambio de gas y función para mantener los poros hidrofóbico. Para determinar otras posibles relaciones entre montículos y fructificación, montículo tejido fue examinado por los poros de intercambio de gases y la presencia de hidrofobinas. Imágenes microscópicas de electrón Cryoscanning revelaron la presencia de canales en el montículo tejido y presunta hydrophobin rodlets similares a los canales de aire en la fructificación. Expresión génica de Hydrophobin también se midió en el tejido del montículo mediante PCR cuantitativa en tiempo real y demostraron ambos monokaryotic y tejido dikaryotic montículo exhibe alta expresión del dikaryotic gen específico de hydrophobin Sc4. En cambio, Sc4 hydrophobin expresión era apenas perceptible en los cuerpos fructíferos de monokaryotic. La expresión de genes de hydrophobin Sc4 en montículos sugiere montículo desarrollo utiliza este aspecto de la vía del desarrollo fructificación dikaryotic.
Mezclas Sintéticas De Enzimas Para La Deconstrucción De La Biomasa: Producción Y Optimización De Un Conjunto Básico
El alto costo de las enzimas es un cuello de botella importante que impide el desarrollo de una industria de etanol lignocelulósico económicamente viable. Cócteles comerciales de enzimas para la conversión de la biomasa vegetal en azúcares fermentables son mezclas complejas que contienen más de 80 proteínas de actividades subóptimas y proporciones relativas. Como un paso hacia el desarrollo de un cóctel de enzimas más eficientes para la conversión de la biomasa, hemos desarrollado una plataforma, llamada GENPLAT, que utiliza la manipulación robótica líquido y el diseño experimental estadísticamente válida para analizar mezclas sintéticas de enzimas. Enzimas comerciales (Accellerase 1000 + / - Multifect xilanasa, y CP Spezyme + / - Novozyme 188) se utilizaron para probar el sistema y sirven como puntos de referencia comparativos. Usando amoníaco-fibra de expansión (AFEX) maíz pretratado suelo rastrojo a 0,5 mm y una carga de glucano de 0,2%, una carga enzima de 15 mg de proteína / g glucano, y 48 h de digestión a 50 grados C, enzimas comerciales liberado el 53% y 41 % de la glucosa disponible y xilosa, respectivamente. Las mezclas de tres, cinco, seis y enzimas puras de especies de Trichoderma, expresada en Pichia pastoris, se optimizaron sistemáticamente. Los modelos estadísticos fueron desarrollados para la optimización de la glucosa sola, xilosa solo, y el promedio de glucosa + xilosa por dos duraciones de digestión, 24 y 48 h. Los modelos resultantes fueron estadísticamente significativas (P <0,0001) y se indica una composición óptima para la liberación de glucosa (cifras para la versión optimizada de la xilosa se encuentran en paréntesis) de 29% (5%) celobiohidrolasa 1, 5% (14%) celobiohidrolasa 2, el 25% (25%) endo-beta 1 ,4-glucanasa 1, 14% (5%) de beta-glucosidasa, 22% (34%) endo-beta 1 ,4-xilanasa 3, y 5% (17%) de beta-xilosidasa en 48 h con una carga de proteína de 15 mg / g de glucano. Comparación de dos AFEX tratado con suelo el rastrojo de maíz preparativos para diferentes tamaños de partículas indican que el tamaño de partícula (100 frente a 500 micras) hace una gran diferencia en la digestibilidad total. La plataforma de ensayo y el optimizado "núcleo" fijar juntos proporcionan un punto de partida para la prueba rápida y la optimización de las enzimas esenciales alternativos a partir de otros contaminantes microbianos y fuentes recombinantes, así como para el ensayo de "accesorio" proteínas para el desarrollo de mezclas de enzimas superiores para la biomasa conversión.
Sintéticas Mezclas Multicomponentes De Enzimas Para La Deconstrucción De La Biomasa Lignocelulósica
Una enzima de alto rendimiento plataforma de ensayo, llamado GENPLAT, fue utilizado para guiar el desarrollo de una mezcla optimizada de las distintas enzimas purificadas de diez "accesorio" y seis enzimas "núcleo". Mezclas de enzimas se optimizó para la liberación de Glu, XYL, o una combinación de los dos de rastrojo de maíz pretratado por la expansión de amoníaco-fibra (AFEX). Condiciones del ensayo eran una carga fija de la enzima de 15 mg / g de glucano, 48 h de digestión, y 50 º C. Cinco de los diez probado accesorio proteínas Glu mejorado o XYL rendimiento comparado con el conjunto básico solo, y cinco no lo hicieron. Una mezcla de 11-componente que contiene el conjunto del núcleo y cinco enzimas accesorias optimizado para Glu liberado el 52,1% del disponible Glu, en comparación con 38,5% con el conjunto de núcleo solo. Una mezcla optimizada para XYL lanzado el 39,9% de la XYL, en comparación con 26,4%, con el conjunto básico solo. Nuestra predicción es que todavía hay oportunidad considerable para la mejora de las mezclas sintéticas. Además, la estrategia descrita aquí es aplicable al desarrollo de más cócteles de enzimas eficientes para cualquier combinación de pretratamiento / biomasa y para la detección de enzimas que hacen una contribución hasta ahora no reconocida a deconstrucción lignocelulosa.
Optimización Rápida De Mezclas De Enzimas Para La Deconstrucción De Las Diversas Combinaciones De Materia Prima: El Pre-tratamiento / Biomasa
Enzimas para la deconstrucción la pared celular vegetal es un costo importante en la producción de etanol a partir de biomasa lignocelulósica. El objetivo de esta investigación fue desarrollar mezclas sintéticas optimizadas para múltiples enzimas de pretratamiento / sustrato combinaciones con nuestra plataforma de alto rendimiento de la digestión de biomasa, GENPLAT, que combina el manejo de líquidos robótica, el diseño estadístico experimental y Glc automatizado y ensayos XYL. Las proporciones de seis enzimas esenciales fúngicas (cbh1, CBH2, EG1, β-glucosidasa, una GH10 endo-β1 ,4-xilanasa, y β xilosidasa-) se han optimizado con una carga fija enzima de 15 mg / g de glucano para la liberación de Glc y XYL de todas las combinaciones de las cinco materias primas de biomasa (residuos de maíz, switchgrass, miscanthus, los granos secos de destilería más solubles [DDGS] y el álamo) sometidos a tres tratamientos previos alcalinos (AFEX, base diluida [0,25% de NaOH] y peróxido alcalino [AP]) . Una mezcla de 16 componentes que comprende el conjunto básico más 10 accesorios de las enzimas se ha optimizado para tres de pretratamiento / sustrato combinaciones. Los resultados se compararon con la actuación de dos enzimas comerciales (Accellerase 1000 y CP Spezyme) en las cargas de la misma proteína.
El Pretratamiento Con Peróxido Alcalino Del Rastrojo De Maíz: Efectos De La Carga De Biomasa, El Peróxido, Y La Enzima Y La Composición De Los Rendimientos De Glucosa Y Xilosa
El tratamiento previo es un paso crítico en la conversión de lignocelulosa en azúcares fermentables. Aunque muchos de los procesos de pretratamiento están actualmente bajo investigación, ninguno de ellos es totalmente satisfactorio en lo que respecta a la eficacia, el costo o el impacto ambiental. El uso de peróxido de hidrógeno a pH 11,5 (peróxido de hidrógeno alcalino (AHP)) se muestra por Gould y colaboradores a ser un pre-tratamiento eficaz de tallos de hierba y otros materiales vegetales en el contexto de la alimentación animal y la producción de etanol. Nuestros experimentos anteriores indicaron que AHP un buen desempeño cuando se compara con otros dos pre-tratamientos alcalinos. Aquí, hemos explorado varios parámetros clave para poner a prueba el potencial del Grupo ad hoc para mejorar aún más relevante para la producción de etanol lignocelulósico.
Caracterización Bioquímica Y Molecular De α-xylosidase Secretado De Aspergillus Niger
Xilosa vinculados con el α es un componente importante de xyloglucans en las paredes celulares de plantas más altas. Un α-xylosidase (AxlA) se purificó de una preparación de enzima comercial de Aspergillus niger, y fue identificado el gen de la codificación. La proteína es un miembro de familia de glicosil hidrolasas 31. Era activo en p-nitrofenil-α-d-xyloside, isoprimeverose, xyloglucan heptasacarídeo (XXXG) y Tamarindo xyloglucan. Cuando se expresan en Pichia pastoris, AxlA tenía actividad comparable a la enzima nativa sobre pNPαX y propiedad intelectual, a pesar de la aparente hyperglycosylation. El óptimo de pH de AxlA fue entre 3.0 y 4.0. AxlA junto con β-glucosidasa despolimerizado xyloglucan heptasacarídeo. Una combinación de AxlA, β-glucosidasa, xyloglucanase y β-galactosidasa en las proporciones óptimas de 51:5:19:25 o 59:5:11:25 puede despolimerizar completamente Tamarindo XG a Glc o Xyl, respectivamente. A lo mejor de nuestro conocimiento, éste es la primera caracterización de un α-xylosidase microbiana secretada. Secretada α-xilosidasas parecen ser raros en la naturaleza, faltar otros probado mezclas de enzima comercial y de los genomas de hongos filamentosos más.
Ampliación E Integración De Pretratamiento Alcalino Peróxido De Hidrógeno, La Hidrólisis Enzimática Y Fermentación Etanólica
Peróxido de hidrógeno alcalino (AHP) tiene varias características interesantes como un pretratamiento de biomasa lignocelulósica en el a etanol tubería. En este caso, la viabilidad de la ampliación del proceso de AHP y su integración con la hidrólisis enzimática y fermentación fue estudiada. El rastrojo de maíz (1 kg) se sometió a tratamiento previo AHP, hidrolizado enzimáticamente, y los azúcares resultantes fermentada en etanol. El pretratamiento AHP se realizó a 0,125 g de H (2) de la biomasa de O (2) / g, 22 ° C, ya presión atmosférica durante 48 h con reajuste periódico del pH. La hidrólisis enzimática se realizó en la neutralización del pH mismo reactor siguiente de la suspensión de biomasa y sin lavar. Después de 48 h, el rendimiento de glucosa y xilosa fueron 75% y 71% del máximo teórico. Esterilidad se mantuvo durante el pretratamiento y la hidrólisis enzimática sin el uso de antibióticos. Durante la fermentación usando una glucosa-xilosa y-utilizando la cepa de Saccharomyces cerevisiae, todos de la Glc y 67% de la XYL se consume en 120 h. El título final de etanol fue de 13,7 g / L. El tratamiento del hidrolizado enzimático con carbón activado antes de la fermentación tuvo poco efecto sobre la fermentación Glc pero la utilización marcadamente mejorado de XYL, presumiblemente debido a la eliminación de los inhibidores solubles aromáticos. Los resultados indican que AHP es fácilmente ampliable y se puede integrar con la hidrólisis enzimática y fermentación. En comparación con otros tratamientos previos más importantes para la biomasa lignocelulósica, AHP tiene ventajas potenciales con respecto a los costos de capital, la simplicidad de procesos, manejo de materia prima, y la compatibilidad con la deconstrucción enzimática y fermentación. Biotechnol. Bioeng. © 2011 periódicos, Wiley, Inc.
