Dehydrogenaza celobiozy (EC 1.1.99.18) to zewnętrznokomórkowy flawoenzym wyizolowany po raz pierwszy w 1974 r. z grzyba degradującego drewno. CDH utlenia celobiozę i  wyższe celooligosacharydy przy pomocy akceptorów elektronowych takich jak chinony, Fe3+, Cu2+ oraz tlen.  Istnieje wiele spekulacji na temat biologicznej funkcji tej dehydrogenazy. Jest oczywistym, że CDH bierze udział w degradacji celulozy, jednak do tej pory nie został przedstawiony mechanizm tego procesu. Uważa się, że CDH ma swój udział w Reakcji Fantona. Jej aktywność jest niezbędna do utworzenia rodnika hydroksylowego, który tnie celulozę na małe fragmenty. Jednakże, wydaje się, że najważniejszą funkcją enzymu jest transfer elektronów. Niedawno odkryto grupę akceptorów elektronowych, monooksygenazy polisacharydowe, które przyjmując elektrony zostają uaktywnione i są wstanie ciąć wiązanie glikozydowe w celulozie. CDH redukuje lub utlenia cząsteczki interesujące pod względem przemysłowym, takie jakie celodekstryny, maltozę czy dekstrozę. Dzięki tym właściwościom naukowcy prowadzą badania nad skonstruowaniem biosensorów i bioogniw paliwowych lub monitorowania degradacji celulozy przy użyciu CDH. Ponadto produkcja nadtlenku wodoru przez dehydrogenazę celobiozy pozwala na poszerzenie kręgu zastosowań tego enzymu do takich aplikacji jak: nowe detergenty, aseptyczne opakowania na żywność czy niwelowanie rozpuszczalnych cyjanków, siarczków i fenoli.

Naukowcy z Graz University of Technology i University of Natural Resources and Life Sciences w Wiedniu zaproponowali użycie dehydrogenazy celobiozy z Myriococcum thermophilum (MtCDH) do bielenia bawełny. Gen kodujący enzym został wprowadzony na plazmidzie do drożdży Pichia Pastoris i poddany ekspresji. MtCDH produkuje H₂O₂ z cellulozy, celooligomerów lub takich węglowodanów jak skrobia, używanych do produkcji odzieży. W przeciwieństwie do oksydazy glukozowej, CDH może używać szerokiej gamy mono- i oligosacharydów i nie jest ograniczona do użycia jednego tylko substratu, glukozy.

Bielenie bawełny jest niezbędne do usunięcia brązowych i żółtych zabarwień włókien bawełny spowodowanych białkami i pigmentami kwiatu bawełny. Poszukiwane są nowe, wydajne i przyjazne dla środowiska sposoby bielenia tkanin, które zastąpiłyby tradycyjne metody. Dokonana charakterystyka pokazuje, że MtCDH jest dobrym kandydatem na to miejsce. Dzięki modułowi wiążącemu celulozę, nadtlenek wodoru jest produkowany bezpośrednio na włókna bawełny, co tłumaczy duży wpływ na bielenie nawet przy małych ilościach wyprodukowanego nadtlenku. Jednakże poziom produkcji H₂O₂ jest niski przez co nieopłacalny dla przemysłu. Biotechnolodzy starają się to zmienić metodami inżynierii genetycznej.

Natalia Pankiewicz

Źródło:

Flitsch A., Prasetyo EN., Sygmund C., Ludwig R., Nyanhongo GS., Guebitz GM. Cellulose oxidation and bleaching processes based on recombinant Myriococcum thermophilum cellobiose dehydrogenase . Enzyme Microb Technol (2012)