Введение
Целюлосомы представляют собой мультиферментные экстраклеточные комплексы. Целюлозомы связаны с поверхностью клетки и посредничают в прикреплении клетки к нерастворимым субстратам и деградируют их до растворимых продуктов, которые затем всасываются. Целюлозомные комплексы представляют собой сложные, многоферментные машины, вырабатываемые многими целлюлозийными микроорганизмами. Они производятся микроорганизмами для эффективного разложения полисахаридов клеточной стенки растений, в частности целлюлозы, самого распространенного органического полимера на Земле. Многочисленные подединицы целлюлозом состоят из многочисленных функциональных доменов, которые взаимодействуют друг с другом и с целлюлозным субстратом. Одна из этих подединиц, крупный гликопротеин "скаффольдин", является отличительным классом некаталитических полипептидов. Подгруппа скелетина избирательно интегрирует различные подгруппы целлюлазы и ксиланазы в сплоченный комплекс, объединяя его домены когезина с типичным доменом доккерина, присутствующим на каждом из ферментов подгруппы. У некоторых целлюлозом, например у Clostridium thermocellum, есть углеводный модуль, который прикрепляет целлюлозу к целлюлозомному комплексу.
Структура
Целюлосомы существуют как внеклеточные комплексы, которые либо прикреплены к клеточной стенке бактерий, либо свободны в растворе, где нерастворимый субстрат может быть разбит на растворимые продукты и принят клеткой. Большие размеры и неоднородность целлюлозом из наиболее хорошо охарактеризованных организмов (т. е. C. thermocellum, C. cellulolyticum и C. cellulovorans) значительно усложнили усилия по исследованию структуры и функции целлюлозом. Другие целлюлозные системы (такие как Acetivibrio cellulolyticus и Ruminococcus flavefaciens) кажутся еще более сложными. Целюлосома состоит из многофункциональной, интегрирующей подгруппы скелета, отвечающей за организацию различных целлюлолитических подгрупп (например, ферментов) в комплекс. Внутри целлюлозомы многочисленные эндоглюканазы, целлубогидролазы, ксиланазы и другие деградационные ферменты действуют синергически, чтобы атаковать гетерогенные, нерастворимые подложки целлюлозы. Это достигается путем взаимодействия двух взаимодополняющих классов модулей, расположенных на двух отдельных типах взаимодействующих подединиц, т. е. модуля когезина на леса и модуля докерина на каждой ферментативной подединице. Взаимодействие высокой аффинитета когезин-докерин определяет структуру целлюлозомы. Прикрепление целлюлозомы к ее субстрату осуществляется посредством клеточного связующего модуля (CBM), который составляет часть подединицы скелета. Большая часть нашего понимания его каталитических компонентов, архитектуры и механизмов прикрепления к бактериальной клетке и к целлюлозе была получена из изучения Clostridium thermocellum.
Применение
Интеллектуальное применение целлюлозных гибридов и химерных конструкций ("наносомы") целлюлозомальных доменов должно позволить лучше использовать целлюлозную биомассу и может предложить широкий спектр новых применений.