Linoleic acid peroxidation and lignin degradation by enzymes produced by Ceriporiopsis subvermispora grown on wood or in submerged liquid cultures

Cunha, Gina G.S.; Masarin, Fernando; Norambuena, Marcela; Freer, Juanita; Ferraz, André

doi:10.1016/j.enzmictec.2009.11.006

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“…However, currently known phenolic mediator systems oxidize lignin model compounds in very low yields (47), so their diastereoselectivity cannot be tested. (iii) A manganese peroxidase generates ligninolytic oxidants from unsaturated lipids (21,(48)(49)(50)(51). Although this system cleaves both synthetic lignin and lignin model compounds, the proximal oxidants that are responsible have not yet been identified (52), and whether they show diastereoselectivity on lignin remains unclear.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

A Highly Diastereoselective Oxidant Contributes to Ligninolysis by the White Rot Basidiomycete Ceriporiopsis subvermispora

Yelle

Kapich

Houtman

et al. 2014

Appl Environ Microbiol

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eThe white rot basidiomycete Ceriporiopsis subvermispora delignifies wood selectively and has potential biotechnological applications. Its ability to remove lignin before the substrate porosity has increased enough to admit enzymes suggests that small diffusible oxidants contribute to delignification. A key question is whether these unidentified oxidants attack lignin via singleelectron transfer (SET), in which case they are expected to cleave its propyl side chains between C ␣ and C ␤ and to oxidize the threo-diastereomer of its predominating ␤-O-4-linked structures more extensively than the corresponding erythro-diastereomer. We used two-dimensional solution-state nuclear magnetic resonance (NMR) techniques to look for changes in partially biodegraded lignin extracted from spruce wood after white rot caused by C. subvermispora. The results showed that (i) benzoic acid residues indicative of C ␣ OC ␤ cleavage were the major identifiable truncated structures in lignin after decay and (ii) depletion of ␤-O-4-linked units was markedly diastereoselective with a threo preference. The less selective delignifier Phanerochaete chrysosporium also exhibited this diastereoselectivity on spruce, and a P. chrysosporium lignin peroxidase operating in conjunction with the P. chrysosporium metabolite veratryl alcohol did likewise when cleaving synthetic lignin in vitro. However, C. subvermispora was significantly more diastereoselective than P. chrysosporium or lignin peroxidase-veratryl alcohol. Our results show that the ligninolytic oxidants of C. subvermispora are collectively more diastereoselective than currently known fungal ligninolytic oxidants and suggest that SET oxidation is one of the chemical mechanisms involved.

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Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

A Highly Diastereoselective Oxidant Contributes to Ligninolysis by the White Rot Basidiomycete Ceriporiopsis subvermispora

Yelle

Kapich

Houtman

et al. 2014

Appl Environ Microbiol

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“…A reação de peroxidação é ainda mais intensa quando conduzida na presença de íons Mn 2+ . 35 Com base nesses resultados, 35,60 tem sido proposto que a lacase pode atuar como se fosse uma MnP por meio de uma reação em cascata que envolveria a oxidação inicial do ácido 4-hidroxi-benzoico a radical fenoxila; oxidação de Mn 2+ a Mn 3+ por redução do radical fenoxila; oxidação do ácido linoleico por Mn 3+ e, peroxidação final do ácido linoleico.…”

Section: áCido Oxálico Mnp E As Reações De Peroxidação De áCidos Graunclassified

“…105 Por outro lado, reações similares iniciadas por MnP também solubilizaram quantidades expressivas de lignina. 60 A comparação dos sistemas enzimático (baseado na MnP) e biomiméticos (baseados na redução de Fe 3+ ) mostrou que as enzimas foram cerca de 10 vezes mais eficientes para degradar lignina, sugerindo que os sistemas biomiméticos destinados à degradação de lignina ainda demandam aprimoramentos para atingir eficiência compatível com a aplicação industrial, por exemplo, no branqueamento de polpas celulósicas.…”

Section: Degradação De Materiais Lignocelulósicos Por Enzimas Sistemunclassified

Mecanismos envolvidos na biodegradação de materiais lignocelulósicos e aplicações tecnológicas correlatas

Aguiar¹,

Ferraz²

2011

Quím. Nova

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Recebido em 9/11/10; aceito em 21/6/11; publicado na web em 8/8/11MECHANISMS INVOLVED IN THE BIODEGRADATION OF LIGNOCELLULOSIC MATERIALS AND RELATED TECHNOLOGICAL APPLICATIONS. The biodegradation of lignocellulosic materials is an important natural process because it is responsible for the carbon recycling. When induced under controlled conditions, this process can be used for technological applications such as biopulping, biobleaching of cellulosic pulps, pre-treatment for subsequent saccharification and cellulosic-ethanol production, and increase of the digestibility in agroindustrial residues used for animal feed. In the present work, the enzymatic and non-enzymatic mechanisms involved in the biodegradation of lignocellulosic materials by fungi were reviewed. Furthermore, the technological applications of these extracellular metabolites are presented and discussed.Keywords: wood biodegradation; oxidative enzymes; Fenton reaction. INTRODUÇÃOA biodegradação dos materiais lignocelulósicos tem sido objeto de muitos estudos, pois, além de corresponder a uma importante etapa do ciclo do carbono na natureza, também pode ser aplicada em processos tecnológicos. As aplicações em questão são variadas e incluem desde a ação direta de fungos sobre a madeira, desenhada como uma etapa de pré-tratamento aos processos de fabricação de celulose e papel, 1,2 até processos que usam os fungos decompositores de materiais lignocelulósicos como agentes indutores da degradação de compostos xenobióticos, quer em solos contaminados 3 ou em efluentes industriais. 4 O pré-tratamento de materiais lignocelulósicos com fungos também tem sido apontado como uma forma de facilitar processos subsequentes de conversão da celulose em açúcares fermentescíveis destinados à bioconversão em etanol e outros produtos de interesse comercial. 5,6 Também na área de nutrição animal, a aplicação de fungos decompositores de materiais lignocelulósicos tem sido descrita. Nesse caso, o pré-tratamento biológico é usado para aumentar a digestibilidade de resíduos agroindustriais utilizados na alimentação de ruminantes e não ruminantes. Os fungos, principalmente os causadores de podridão branca seletivos na degradação de lignina, desestruturam a parede celular vegetal, promovendo a conversão dos polissacarídeos em açúcares de fácil assimilação. Além disso, a biomassa fúngica que se desenvolve sobre o lignocelulósico pode servir como fonte de proteína. 7 A aplicação de enzimas produzidas pelos fungos decompositores de materiais lignocelulósicos também tem ganhado muito interesse na atualidade. O uso de xilanases 8 e lacases 9,10 em processos de branqueamento de polpas celulósicas e a aplicação de celulases na hidrólise enzimática de celulose nos processos de produção de etanol de segunda geração, 11 são exemplos de como o avanço no entendimento da biodegradação dos lignocelulósicos tem permitido explorar aplicações tecnológicas de grande relevância para o mundo moderno.O desenvolvimento das aplicações mencionadas anteriormente tem ocorrido de forma simultânea à ger...

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“…Azure B is a recalcitrant dye that is degraded by lignin peroxidase (LiP) but not by MnP. On the other hand, MnP is the main oxidative enzyme detected in cultures of C. subvermispora on wood (Aguiar and Ferraz, 2008;2012;Cunha et al, 2010). In the present study, aqueous extracts recovered from Pinus taeda biotreated with C. subvermispora were evaluated for the Fe 3þ -and Cu 2þ -reducing activities and for their ability to assist the decolorization of Azure B during Fenton-like reactions.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…This is a relevant subject because C. subvermispora is one of the most promising biopulping fungi owing to its selectivity for lignin degradation where Fenton reaction seems to be avoided (Enoki et al, 2002;Aguiar et al, 2006). A number of studies have attributed lipid peroxidation initiated by manganese peroxidase (MnP) as the main source of free radicals used by this fungus to initiate lignin degradation (Kapich et al, 1999;Cunha et al, 2010). Several metallic ions and OH radicals can also initiate lipid peroxidation (Spiteller, 2006).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect of aqueous extracts from Ceriporiopsis subvermispora-biotreated wood on the decolorization of Azure B by Fenton-like reactions

Aguiar

Ferraz

2012

International Biodeterioration & Biodegradation

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Linoleic acid peroxidation and lignin degradation by enzymes produced by Ceriporiopsis subvermispora grown on wood or in submerged liquid cultures

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A Highly Diastereoselective Oxidant Contributes to Ligninolysis by the White Rot Basidiomycete Ceriporiopsis subvermispora

A Highly Diastereoselective Oxidant Contributes to Ligninolysis by the White Rot Basidiomycete Ceriporiopsis subvermispora

Mecanismos envolvidos na biodegradação de materiais lignocelulósicos e aplicações tecnológicas correlatas

Effect of aqueous extracts from Ceriporiopsis subvermispora-biotreated wood on the decolorization of Azure B by Fenton-like reactions

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