Real-Time Observation of the Swelling and Hydrolysis of a Single Crystalline Cellulose Fiber Catalyzed by Cellulase 7B from <i>Trichoderma reesei</i>
Notice bibliographique
Résumé
The biodegradation of cellulose involves the enzymatic action of cellulases (endoglucanases), cellobiohydrolases (exoglucanases), and β-glucosidases that act synergistically. The rate and efficiency of enzymatic hydrolysis of crystalline cellulose in vitro decline markedly with time, limiting the large-scale, cost-effective production of cellulosic biofuels. Several factors have been suggested to contribute to this phenomenon, but there is considerable disagreement regarding the relative importance of each. These earlier investigations were hampered by the inability to observe the disruption of crystalline cellulose and its subsequent hydrolysis directly. Here, we show the application of high-resolution atomic force microscopy to observe the swelling of a single crystalline cellulose fiber and its-hydrolysis in real time directly as catalyzed by a single cellulase, the industrially important cellulase 7B from Trichoderma reesei. Volume changes, the root-mean-square roughness, and rates of hydrolysis of the surfaces of single fibers were determined directly from the images acquired over time. Hydrolysis dominated the early stage of the experiment, and swelling dominated the later stage. The high-resolution images revealed that the combined action of initial hydrolysis followed by swelling exposed individual microfibrils and bundles of microfibrils, resulting in the loosening of the fiber structure and the exposure of microfibrils at the fiber surface. Both the hydrolysis and swelling were catalyzed by the native cellulase; under the same conditions, its isolated carbohydrate-binding module did not cause changes to crystalline cellulose. We anticipate that the application of our AFM-based analysis on other cellulolytic enzymes, alone and in combination, will provide significant insight into the process of cellulose biodegradation and greatly facilitate its application for the efficient and economical production of cellulosic ethanol.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».