Ksylanaasi

Ksylanaasi on hydrolaaseihin kuuluva entsyymi. Entsyymiä tuottavat monet bakteerit ja sienet. Ksylanaasi katalysoi ksylaanipolysakkaridin hydrolyysiä ksyloosimonomeereiksi. Sillä on käyttöä teollisuusentsyyminä muun muassa paperiteollisuudessa ja elintarviketeollisuudessa. Ksylanaasin EC-numero on EC 3.2.1.8.

Ominaisuudet ja toiminta
Ksylanaaseja tuottavat monet sienet ja bakteerit, joista bakteerit tuottavat niitä enemmän kuin sienet. Niissä ksylanaasien tehtävä on hajottaa kasvien soluseinämiä, jolloin patogeenit pääsevät helpommin tunkeutumaan solujen sisään. Ksylanaasit voidaan jakaa useisiin ryhmiin riippuen siitä onko niitä tuottava eliö sieni vai bakteeri, niiden molekyylimassa mukaan ja optimaalisen toiminta-pH:n mukaan. Rakenteeltaan ksylanaasit ovat tyypillisesti monomeereja tai dimeerejä. Ksylanaasit hajottavat ksylaanissa ksyloosisokereiden välisiä 1,4-β-glykosidisia sidoksia. Ksylanaasin katalysoimassa reaktiossa tärkeitä aminohappoja ovat kaksi tyrosiiniaminohappoa, jotka pitävät ksylanaasiketjun oikeassa asemassa ja katalyyttisesti tärkeitä ovat kaksi glutamiinihappoa, joita toinen toimii happo-emäskatalyyttinä ja toinen nukleofiilisena katalyyttinä. Nukleofiilinen negatiivisesti varautunut glutamiinihappo reagoi ksylaanin 1-asemassa sijaitsevan hiiliatomin kanssa nukleofiilisella substituutiolla muodostaen esterin ksylaaniketjun ja entsyymin välille. Samalla ksylaanin glykosidinen sidos ksyloosimolekyylien välillä katkeaa. Seuraavassa vaiheessa negatiivisesti varautunut toinen glutamiinihappo ottaa vastaa protonin vesimolekyyliltä ja vesimolekyylistä muodostuu nukleofiilinen hydroksidi-ioni. Hydroksidi-ioni hydrolysoi entsyymin ja ksylaaniketjun välisen esterisidoksen.

Käyttö
Ksylanaasi on laajasti käytetty teollisuusentsyymi ja yleisin tuotanto-organismi on Trichoderma reesei-home ja Aspergillus-suvun lajit. Ksylaania käytetään paperinvalmistuksessa sellun valkaisuun ja tämä bioteknillinen prosessi on ympäristöystävällisempi kuin klooriin perustuvat prosessit. Ksylanaasia käytetään myös eläinten rehun prosessoinnissa, koska kasvien soluseinien ksylaanin hajottaminen parantaa rehun ravintosisällön hyödyntämistä. Ksylanaasia käytetään myös elintarviketeollisuudessa oluen ja mehujen kirkastamiseen sekä leivonnassa, missä se auttaa taikinan käsittelyssä ja stabilisoimisessa sekä lisää leivän ilmavuutta ja tilavuutta.Sune Lobedanz. Ture Damhus, Torben V. Borchert, Tomas T. Hansen, Henrik Lund, Weijian Lai, Mengmeng Lin, Marc Leclerc & Ole Kirk: Enzymes in Industrial Biotechnology, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2016. Viitattu 3.1.2018.

Lähteet

Luokka:Hydrolaasit