Βιοχημική μελέτη και μελέτες πρόσδεσης της μικροβιακής ξυλογλυκανάσης AbiXeg44a

Το φυτικό κυτταρικό τοίχωμα είναι ένα πολύπλοκο και ετερογενές δίκτυο πολυσακχαριτών. Πιο συγκεκριμένα, περιέχει κυτταρίνη, ημικυτταρίνες, λιγνίνη και πηκτίνες, των οποίων η αναλογία διαφέρει ανάλογα με το είδος του φυτού. Η διάσπαση των συστατικών αυτών απαιτεί την συντονισμένη δράση ποικίλων ενζύμων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε το ένζυμο AbiXeg44a, μέλος της οικογένειας GH44 των γλυκοζυλοϋδρολασών, το οποίο παρουσιάζει ενεργότητα ενδοξυλογλυκανάσης. Μέσω συνδυασμού βιοπληροφορικών αναλύσεων και μελέτης της τρισδιάστατης δομής του, φαίνεται ότι αποτελείται από μία καταλυτική επικράτεια (Catalytic domain, CD) και μία επικράτεια πρόσδεσης σε πολυσακχαρίτες (Carbohydrate-binding module, CBM), οι οποίες συνδέονται μεταξύ τους μέσω ενός ολιγοπεπτιδίου που δρα ως συνδέτης (linker). Για την πειραματική του μελέτη το ένζυμο εκφράστηκε επιτυχώς σε ένα σύστημα ετερόλογης έκφρασης του μύκητα Pichia pastoris. Για τη μελέτη της λειτουργίας της επικράτειας πρόσδεσης σε πολυσακχαρίτες (CBM) πραγματοποιήθηκαν μία σειρά από μη αποδιατακτικές ηλεκτροφορήσεις σε πηκτώματα που περιείχαν διαφορετικούς πολυσακχαρίτες του φυτικού κυτταρικού τοιχώματος (καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη, ξυλογλυκάνη, γλυκομαννάνη) σε ποικίλες συγκεντρώσεις. Όσον αφορά την καταλυτική του δράση, το ένζυμο AbiXeg44a εξετάστηκε για τη συνεργασία του με άλλα ένζυμα όπως ένζυμα της οικογένειας GH5, κυτταρινάσες και κελλοβιοϋδρολάσες (CBHI). Επιπλέον, το ένζυμο μελέτης φάνηκε να επιδεικνύει διαφορετική δράση ανάλογα με τα λιγνινοκυτταρινούχα υποστρώματα στα οποία έδρασε (ίνες μήλου και πίτυρο καλαμποκιού). Τέλος, μελετήθηκε η θερμική σταθερότητα του πλήρους ενζύμου (AbiXeg44a) και της καταλυτικής του επικράτειας (ΔCBM), αναδεικνύοντας πως η ύπαρξη CBM συμβάλλει σημαντικά στη σταθερότητα και στην ικανότητα πρόσδεσης, ιδίως παρουσία καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης (CMC).