Polysaccharide utilization loci-driven enzyme discovery reveals BD-FAE: a bifunctional feruloyl and acetyl xylan esterase active on complex natural xylans
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Nowadays there is a strong trend towards a circular economy using lignocellulosic biowaste for the production of biofuels and other bio-based products. The use of enzymes at several stages of the production process (e.g., saccharification) can offer a sustainable route due to avoidance of harsh chemicals and high temperatures. For novel enzyme discovery, physically linked gene clusters targeting carbohydrate degradation in bacteria, polysaccharide utilization loci (PULs), are recognized 'treasure troves' in the era of exponentially growing numbers of sequenced genomes. RESULTS: We determined the biochemical properties and structure of a protein of unknown function (PUF) encoded within PULs of metagenomes from beaver droppings and moose rumen enriched on poplar hydrolysate. The corresponding novel bifunctional carbohydrate esterase (CE), now named BD-FAE, displayed feruloyl esterase (FAE) and acetyl esterase activity on simple, synthetic substrates. Whereas acetyl xylan esterase (AcXE) activity was detected on acetylated glucuronoxylan from birchwood, only FAE activity was observed on acetylated and feruloylated xylooligosaccharides from corn fiber. The genomic contexts of 200 homologs of BD-FAE revealed that the 33 closest homologs appear in PULs likely involved in xylan breakdown, while the more distant homologs were found either in alginate-targeting PULs or else outside PUL contexts. Although the BD-FAE structure adopts a typical α/β-hydrolase fold with a catalytic triad (Ser-Asp-His), it is distinct from other biochemically characterized CEs. CONCLUSIONS: The bifunctional CE, BD-FAE, represents a new candidate for biomass processing given its capacity to remove ferulic acid and acetic acid from natural corn and birchwood xylan substrates, respectively. Its detailed biochemical characterization and solved crystal structure add to the toolbox of enzymes for biomass valorization as well as structural information to inform the classification of new CEs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».