자란

Xylan
목재의 [1]자일란 구조.
식물세포벽은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 펙틴 [2]및 당단백질로 구성되어 있다.셀룰로오스 섬유를 연동하는 헤미셀룰로스(다당류의 이종군) 가교 글리칸을 형성하여 다른 다당류를 퇴적시킨다.

자일란(/zazallén/;[3] /zazallnn/)[4]은 자일로스 잔기를 주성분으로 하는 다당류인 헤미셀룰로오스의 일종이다.그것은 식물, 쌍떡잎식물 2차 세포벽, [5]풀의 모든 세포벽에서 발견됩니다.자일란은 [citation needed]지구상에서 세 번째로 풍부한 생체 고분자이다.

구성.

자일란은 β-1,4-연결 자일로스(펜토스당) 잔기와 α-아라비노푸라노스 및/또는 α-글루쿠론산 곁가지로 이루어진 다당류이며, 경우에 따라서는 셀룰로오스 미세섬유 및 리그닌의 페를산 [6]잔기를 통한 가교 결합에 기여한다.치환기를 바탕으로 자일란은 i)글루쿠론옥실란(GX)ii)중성아라비녹실란(AX) 및 ii)글루쿠론아비녹실란(GAX)[7]의 3종류로 분류할 수 있다.

생합성

자일란의 [8][9][10]생합성에는 여러 글리코실전달효소가 관여한다.글리코실전달효소(GTS)는 뉴클레오티드 당을 [9]공여분자로 사용하여 당분자 간의 글리코시드 결합 형성을 촉매한다.진핵생물에서 GTs는 유전자 [11]생성물의 약 1~2%를 차지한다.GT는 골지 장치에 존재하는 복합체로 조립됩니다.그러나 아라비도시스 조직(디콧)에서 분리된 자일란 합성효소 복합체는 없다.자일란의 생합성에 관여하는 첫 번째 유전자는 자일란 생합성 유전자에 영향을 미치는 돌연변이 때문에 아라비도시스 탈리아나의 목질 돌연변이(irx)에서 밝혀졌다.그 결과, 2차 목질세포벽의 얇아짐과 약화로 인한 식물성장의 이상이 관찰되었다.[10]아라비도시스 돌연변이 irx9(At2g37090), irx14(At4g36890), irx10/gut2(At1g27440), irx10-L/gut1(At5g61840)은 자일란 골격 [10]생합성 결함을 보였다.아라비도시스 돌연변이 irx7, irx8 및 파르부스는 환원 말단 올리고당 생합성과 관련이 있는 것으로 생각된다.[12]따라서, 많은 유전자들이 자일란 생합성과 연관되어 왔지만 그들의 생화학적인 메커니즘은 아직 알려지지 않았다.쩡 외 연구진(2010) 에티올화 밀(Triiticum emiivum) 마이크로솜에서 [13]면역 정제 자일란 합성효소 활성.지앙 외 연구진(2016)은 GT43과 GT47 패밀리(CAZY 데이터베이스)의 2개 멤버로 구성된 중심핵을 가진 밀의 자일란 합성효소 복합체(XSC)를 보고했다.이들은 단백질학 분석을 통해 밀 묘목에서 자일란 합성효소 활성을 정제하였으며, [14]시험관내 자일란 유사 폴리머 합성에 TaGT43과 TaGT47의 2개 성분이 충분함을 보여주었다.

내역

자일라나제는 자일란을 자일로스로 변환한다.식물에 자일란이 많이 함유되어 있기 때문에 자일라나아제는 영양주기에 중요하다.

자일란은 산을 이용한[15] 화학적 가수분해 또는 엔도-자일라나아제를 [16]이용한 효소적 가수분해로 자일올리고당 중에서 변환될 수 있다.효모의 일부 효소는 자일란을 자일리올리고당-DP-3~[17]7로 배타적으로 변환할 수 있다.

발생.

식물세포구조

자일란은 식물 세포벽의 무결성에 중요한 역할을 하고 효소 소화에 [18][19]대한 세포벽을 증가시킨다. 따라서, 그들은 식물이 초식동물과 병원균으로부터 방어하는 것을 돕는다.자일란은 또한 식물의 성장과 발달에 중요한 역할을 한다.일반적으로 경목의 자일란 함량은 10-35%인 반면 연목의 자일란 함량은 10-15%입니다.경목의 주요 자일란 성분은 O-아세틸-4-O-메틸글루쿠론옥실란이며, 아라비노-4-O-메틸글루쿠론옥실란은 연목의 주요 성분이다.일반적으로 연목 자일란은 아세틸기가 없고 자일란 [20]골격에 α-(1,3)-글리코시드 결합에 의해 결합된 아라비노스의 존재로 인해 경목 자일란과 다르다.

조류

일부 대식세포성 녹조에는 자일란(특히[21] 호목시란)이 포함되어 있으며, 특히 세포벽 매트릭스에서 셀룰로스를 대체하는 코디움과 브리오시스속[22] 내에는 자일란이 포함되어 있습니다.마찬가지로, 그것은 일부 홍조류에서 셀룰로오스의 내부 섬유질 세포벽층을 대체한다.

식품과학

곡물 가루의 품질과 반죽의 경도는 자일란 [7]함량의 영향을 받기 때문에 빵 산업에서 중요한 역할을 합니다.자일란의 주성분은 자일리톨(자일로스 유도체)로 전환될 수 있는데, 자일리톨은 천연 식품 감미료로 사용되며, 이는 충치를 줄이고 당뇨병 환자의 설탕 대체제로 작용한다.가금류 사료에는 자일란의 [7]비율이 높다.

자일란은 일반적으로 사용되는 사료 원료 중 가장 중요한 영양 결핍 요인 중 하나이다.자일란에서 생성된 자일올리고당은 잠재적인 전생물 [24]특성 때문에 "기능성 식품" 또는 식이[23] 섬유로 간주됩니다.

조사.

자일란은 발전소의 주요 구성 요소로서 특히 2세대 바이오 [25]연료에 중요한 재생 에너지 공급원이다.그러나 자일로스는 효모와 같은 미생물이 [26]펜토스를 자연적으로 발효시킬 수 없기 때문에 바이오 연료 전환 시 발효되기 어려운 펜토오스 당이다.

레퍼런스

  1. ^ 울만의 산업화학 백과사전 2005, Wiley-VCH, Weinheim의 Horst H. Nimz, Uwe Schmitt, Eckart Schwab, Otto Wittmann, Franz Wolf "Wood". doi: 10.1002/14356007.a28_305
  2. ^ Carpita, Nicholas C. (2011-01-01). "Update on Mechanisms of Plant Cell Wall Biosynthesis: How Plants Make Cellulose and Other (1→4)-β-d-Glycans". Plant Physiology. 155 (1): 171–184. doi:10.1104/pp.110.163360. ISSN 0032-0889. PMC 3075763. PMID 21051553.
  3. ^ Collins English Dictionary
  4. ^ Houghton Mifflin Harcourt, The American Heritage Dictionary of the English Language, Houghton Mifflin Harcourt.
  5. ^ Mellerowicz, E. J.; Gorshkova, T. A. (2011-11-16). "Tensional stress generation in gelatinous fibres: a review and possible mechanism based on cell-wall structure and composition". Journal of Experimental Botany. 63 (2): 551–565. doi:10.1093/jxb/err339. ISSN 0022-0957. PMID 22090441.
  6. ^ Balakshin, Mikhail; Capanema, Ewellyn; Gracz, Hanna; Chang, Hou-min; Jameel, Hasan (2011-02-05). "Quantification of lignin–carbohydrate linkages with high-resolution NMR spectroscopy". Planta. 233 (6): 1097–1110. doi:10.1007/s00425-011-1359-2. ISSN 0032-0935. PMID 21298285. S2CID 13080720.
  7. ^ a b c Faik, Ahmed (2010-06-01). "Xylan Biosynthesis: News from the Grass". Plant Physiology. 153 (2): 396–402. doi:10.1104/pp.110.154237. ISSN 0032-0889. PMC 2879768. PMID 20375115.
  8. ^ Brown, David M.; Zhang, Zhinong; Stephens, Elaine; Dupree, Paul; Turner, Simon R. (2009-01-29). "Characterization of IRX10 and IRX10-like reveals an essential role in glucuronoxylan biosynthesis in Arabidopsis". The Plant Journal. 57 (4): 732–746. doi:10.1111/j.1365-313x.2008.03729.x. ISSN 0960-7412. PMID 18980662.
  9. ^ a b Keegstra, Kenneth; Raikhel, Natasha (2001-06-01). "Plant glycosyltransferases". Current Opinion in Plant Biology. 4 (3): 219–224. doi:10.1016/S1369-5266(00)00164-3. ISSN 1369-5266. PMID 11312132.
  10. ^ a b c Wu, Ai-Min; Hörnblad, Emma; Voxeur, Aline; Gerber, Lorenz; Rihouey, Christophe; Lerouge, Patrice; Marchant, Alan (2010-06-01). "Analysis of the Arabidopsis IRX9/IRX9-L and IRX14/IRX14-L Pairs of Glycosyltransferase Genes Reveals Critical Contributions to Biosynthesis of the Hemicellulose Glucuronoxylan". Plant Physiology. 153 (2): 542–554. doi:10.1104/pp.110.154971. ISSN 0032-0889. PMC 2879767. PMID 20424005.
  11. ^ Lairson, L.L.; Henrissat, B.; Davies, G.J.; Withers, S.G. (2008-06-02). "Glycosyltransferases: Structures, Functions, and Mechanisms". Annual Review of Biochemistry. 77 (1): 521–555. doi:10.1146/annurev.biochem.76.061005.092322. ISSN 0066-4154. PMID 18518825.
  12. ^ Peña, Maria J.; Zhong, Ruiqin; Zhou, Gong-Ke; Richardson, Elizabeth A.; O'Neill, Malcolm A.; Darvill, Alan G.; York, William S.; Ye, Zheng-Hua (2007-02-01). "Arabidopsis irregular xylem8 and irregular xylem9: Implications for the Complexity of Glucuronoxylan Biosynthesis". The Plant Cell. 19 (2): 549–563. doi:10.1105/tpc.106.049320. ISSN 1040-4651. PMC 1867335. PMID 17322407.
  13. ^ Zeng, Wei; Chatterjee, Mohor; Faik, Ahmed (2008-05-01). "UDP-Xylose-Stimulated Glucuronyltransferase Activity in Wheat Microsomal Membranes: Characterization and Role in Glucurono(arabino)xylan Biosynthesis". Plant Physiology. 147 (1): 78–91. doi:10.1104/pp.107.115576. ISSN 0032-0889. PMC 2330321. PMID 18359844.
  14. ^ Jiang, Nan; Wiemels, Richard E.; Soya, Aaron; Whitley, Rebekah; Held, Michael; Faik, Ahmed (2016-04-01). "Composition, Assembly, and Trafficking of a Wheat Xylan Synthase Complex". Plant Physiology. 170 (4): 1999–2023. doi:10.1104/pp.15.01777. ISSN 0032-0889. PMC 4825154. PMID 26917684.
  15. ^ Akpinar, O; Erdogan, K; Bostanci, S (2009). "Production of xylooligosaccharides by controlled acid hydrolysis of lignocellulosic materials". Carbohydrate Research. 344 (5): 660–666. doi:10.1016/j.carres.2009.01.015. PMID 19211099.
  16. ^ Linares-Pastén, J.A.; Aronsson, A.; Nordberg Karlsson, E. (2017). "Structural Considerations on the Use of Endo-Xylanases for the Production of prebiotic Xylooligosaccharides from Biomass". Current Protein & Peptide Science. 18 (1): 48–67. doi:10.2174/1389203717666160923155209. ISSN 1875-5550. PMC 5738707. PMID 27670134.
  17. ^ Adsul, MG; Bastawde, KG; Gokhale, GV (2009). "Biochemical characterization of two xylanases from yeast Pseudozyma hubeiensis producing only xylooligosaccharides". Bioresource Technology. 100 (24): 6488–6495. doi:10.1016/j.biortech.2009.07.064. PMID 19692229.
  18. ^ De Oliveira, Dyoni Matias; Finger-Teixeira, Aline; Rodrigues Mota, Thatiane; Salvador, Victor Hugo; Moreira-Vilar, Flávia Carolina; Correa Molinari, Hugo Bruno; Craig Mitchell, Rowan Andrew; Marchiosi, Rogério; Ferrarese-Filho, Osvaldo; Dantas Dos Santos, Wanderley (2015). "Ferulic acid: A Key Component in Grass Lignocellulose Recalcitrance to Hydrolysis" (PDF). Plant Biotechnology Journal. 13 (9): 1224–1232. doi:10.1111/pbi.12292. PMID 25417596. S2CID 6171914.
  19. ^ Faik, Ahmed (2013), "Plant Cell Wall Structure-Pretreatment" the Critical Relationship in Biomass Conversion to Fermentable Sugars, SpringerBriefs in Molecular Science, Springer Netherlands, pp. 1–30, doi:10.1007/978-94-007-6052-3_1, ISBN 9789400760516
  20. ^ Sixta, Herbert, ed. (2006). Handbook of pulp. Vol. 1. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. pp. 28–30. ISBN 978-3-527-30999-3.
  21. ^ Ebringerová, Anna; Hromádková, Zdenka; Heinze, Thomas (2005-01-01). Heinze, Thomas (ed.). Hemicellulose. Advances in Polymer Science. Springer Berlin Heidelberg. pp. 1–67. doi:10.1007/b136816. ISBN 9783540261124.
  22. ^ "Xylan Glycoproducts for life sciences - Engineering and production". www.elicityl-oligotech.com. Retrieved 2016-04-20.
  23. ^ Alonso JL, Dominguez H, Garrote G, Parajo JC, Vazques MJ (2003). "Xylooligosaccharides: properties and production technologies". Electron. J. Environ. Agric. Food Chem. 2 (1): 230–232.
  24. ^ Broekaert, W.F.; Courtin, C.M.; Verbeke, C.; Van de Wiele, T.; Verstraete, W.; Delcour, J.A (2011). "Prebiotic and Other Health-Related Effects of Cereal-Derived Arabinoxylans, Arabinoxylan-Oligosaccharides, and Xylooligosaccharides". Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 51 (2): 178–194. doi:10.1080/10408390903044768. PMID 21328111. S2CID 205689400.
  25. ^ Johnson, Kim L.; Gidley, Michael J.; Bacic, Antony; Doblin, Monika S. (2018). "Cell wall biomechanics: a tractable challenge in manipulating plant cell walls 'fit for purpose'!". Current Opinion in Biotechnology. 49: 163–171. doi:10.1016/j.copbio.2017.08.013. ISSN 0958-1669. PMID 28915438.
  26. ^ Rennie, Emilie A.; Scheller, Henrik Vibe (2014-04-01). "Xylan biosynthesis". Current Opinion in Biotechnology. 26: 100–107. doi:10.1016/j.copbio.2013.11.013. ISSN 0958-1669. PMID 24679265.