Lytische Polysaccharid-Monooxygenase erhöht die Aktivität von Cellobiohydrolasen durch Förderung der Dekristallisierung der Zelluloseoberfläche

Die effiziente Depolymerisation von kristalliner Zellulose erfordert die Zusammenarbeit mehrerer cellulolytischer Enzyme. Durch biochemische Ansätze, molekulare Dynamik (MD)-Simulation und Einzelmolekülbeobachtungen mithilfe von Hochgeschwindigkeits-Atomkraftmikroskopie (HS-AFM) quantifizieren und verfolgen wir die synergistische Aktivität von Cellobiohydrolasen (CBHs) mit einer lytischen Polysaccharid-Monooxygenase (LPMO) aus Phanerochaete chrysosporium. Höhere Konzentrationen von LPMO (AA9D) erhöhten die Aktivität einer Glycosid-Hydrolase-Familie 6 CBH, Cel6A, während die Aktivität einer Familie 7 CBH (Cel7D) nur bei niedrigeren Konzentrationen von AA9D erhöht wurde. MD-Simulationen legen nahe, dass das Ergebnis der AA9D-Aktion zur Erzeugung von Kettenbrüchen in kristalliner Zellulose die kristalline Oberfläche oxidativ stören kann, indem Wasserstoffbrücken unterbrochen werden. HS-AFM-Beobachtungen zeigten, dass AA9D die Anzahl der sich auf der Substratoberfläche bewegenden Cel7D-Moleküle erhöhte und die Prozessivität von Cel7D steigerte, wodurch die Depolymerisationsleistung erhöht wurde. Dies deutet darauf hin, dass AA9D nicht nur Kettenenden erzeugt, sondern auch die kristalline Oberfläche amorphisiert, wodurch die Aktivität von CBHs erhöht wird.