2 NGUYÊN LIỆU CELLULOSE
2.2.5 Cấu trúc enzyme cellulase
Trong những năm 1970, nhờ những phát triển trong lĩnh vực hóa sinh và sinh học phân tử, người ta có thể nghiên cứu được cấu trúc của cellulase thông qua giống nấm mốc Trichoderma reesi. Đây là chủng nấm mốc phổ biến sản sinh ra enzyme cellulase.
Vào cuối những năm 1980, Abuja et al [17,18] đã đề nghị cấu trúc bậc 3 của Trichoderma reesei CBH I (enzyme thủy phân cellobiose I – cellobiohydrolase I) và CBH II. Trong đó, enzyme gồm:
• Trung tâm xúc tác (CD: catalytic domain) với kích thước lớn
• Trung tâm tạo liên kết với cellulose (CBD: cellulose binding domain) có kích thước nhỏ hơn. Nghiên cứu cấu trúc của trung tâm tạo liên kết với cellulose CBD của CBH I cho thấy đây là một chuỗi polypeptide gồm có 36 amino acid và có một mặt thể hiện tính chất kỵ nước mạnh. Về mặt lý thuyết, có thể kết luận rằng CBD có vai trò quan trọng trong việc ổn định sự liên kết tạm thời giữa cellulase và bề mặt cellulose. Trên bề mặt cellulose có vùng kỵ nước là do sự sắp xếp chặt chẽ và do liên kết hydrogen mạnh giữa các mạch cellulose, góp phần ngăn cản, không cho các phân tử lớn như nước xâm nhập vào cấu trúc này. Chính tương tác giữa hai vùng có tính chất kỵ nước của cellulose và CBD mà enzyme được liên kết với cellulose.
• Cầu nối peptide: có tác dụng liên kết hai trung tâm này lại với nhau. Đối với enzyme cellulase, cầu nối peptide là một vùng ái đường, được cấu tạo bởi các amino acid serine, threonin và proline.
Hình 12 Serine, Threonine, Proline
Đối với T. reesei CBH II, lõi protein có tác dụng phá vỡ cấu trúc vi sợi của cellulose. Sản phẩm thủy phân của CHB I giữ nguyên cấu trúc lập thể của C1(C chứa nhóm OH hemiacetal), trong khi đó CBH II tạo sự nghịch đảo cấu hình của C1 thành đồng phân α. Cellulase có nguồn gốc từ các giống nấm mốc khác cũng như từ vi khuẩn đều có cấu trúc tương tự.