| dc.description.abstract | En bærekraftig produksjon av karbonnøytral energi er ekstremt viktig dersom verdenssamfunnet skal oppnå 2,0 graders målet satt ved Parisavtalen i 2015. Et stort fokus har derfor blitt lagt på utviklingen av fornybare energikilder fra organiske ressurser som forekommende og motstandsdyktige polysakkarider. Derimot er effektiv utnyttelse av disse motstandsdyktige polysakkaridene avhengig av at man utvikler en bærekraftig og kostnads effektive metode for å bryte ned materialene. Lytisk Polysakkarid Monoksygenaser (LPMOer) er en relativt nyoppdaget gruppe kopper-avhengige enzymer som finnes i en rekke organismer, men hovedsakelig i bakterier og sopp. LPMOer spiller en viktig rolle i nedbrytningen av biomaterialer som cellulose og kitin da det er vist at enzymene spalter 1,4-bindingene som finnes i disse krystalline substratene via en oksidativ mekanisme, og øker dermed effekten av tradisjonelle glykosid hydrolaser. Selv om det har vært forsket mye på LPMOer siden de ble oppdaget i 2010 er det mange aspekter ved enzymene som fremdeles ikke er avklarte.
JdLPMO10A er en liten kitinaktiv LPMO, produsert av den Gram-negative bakterien Jonesia denitrificans. JdLPMO10A er interessant å studere da den kan belyse hvilke elementer som er essensielle for LPMO aktivitet. Krystalstrukturen til JdLPMO10A ble bestemt i 2015 av Mekasha med flere. Det hadde derimot også vært interessant å ha en NMR struktur av JdLPMO10A ettersom det er mulig å studere proteiner nær fysiologiske forhold med NMR. Denne oppgaven beskriver en strukturell studie av JdLPMO10A ved hjelp av NMR spektroskopi. Isotopberikete prøver av JdLPMO10A ble produsert ved å bruke det XylS/Pm basert vektorsystem pJB_nSP_Jd. NMR ble brukt til å tildele 91,6% av de kjemiske skiftene til 13C, 13CO, 15N og 1HN in primærstrukturen til JdLPMO10A ved ved a bruke den sekvens-spesifikke tilordnings metoden. Dihedrale vinklene og sekundær strukturen til JdLPMO10A, forutsett av dataprogrammet TALOS-N, stemte overens med krystalstrukturen. Deler av primær strukturen uten kjemisk skift informasjon manglet derimot forutbestemte sekundærstruktur elementer. Avslutningsvis ble en foreløpig struktur for JdLPMO10A generert ved å bruke dataprogrammet CS-ROSETTA. Deler av den foreløpige strukturen passet god overens med krystalstrukturen. Deler av primærstrukturen uten kjemisk skift informasjon gjorde at noen sekundærstruktur elementer manglet, spesielt i L2 regionen til enzymet. Den foreløpige strukturen er et viktig steg mot en komplett NMR struktur av JdLPMO10A, som videre kan brukes til å forbedre vår generelle forståelse av kitinolytiske LPMOer. | |
| dc.description.abstract | Sustainable production of carbon-neutral energy is of paramount importance if the goals set by the Paris agreement in 2015 to limit temperature rise to 2.0 degrees is to be achieved. Fuel derived from renewable organic sources, such as abundant and recalcitrance polysaccharides has been an area of focus. However, effective exploitation of recalcitrance polysaccharides depends on a sustainable and cost-effective method for deconstructing the materials. Lytic Polysaccharide Monooxygenases (LPMOs) are a recently discovered group of copper-dependent enzymes found in numerous organisms, mainly bacteria, and fungi. LPMOs play an important part in the degradation of biomass such as cellulose and chitin, as the enzymes have been found to cleave the 1,4-bonds found in these crystalline substrates through an oxidative mechanism, boosting the effect of traditional glycosyl hydrolases. Although LPMOs have been the subject of intense research since their discovery in 2010, many aspects of the function of these enzymes are yet to be uncovered.
JdLPMO10A is a small, chitin-active, LPMO produced by the Gram-negative bacterium Jonesia denitrificans. JdLPMO10A is an interesting LPMO to study, as it could shed some light onto the minimal scaffold necessary for LPMO activity. The crystal structure of JdLPMO10A was determined in 2015. An NMR structure of JdLPMO10A is of interest, as NMR spectroscopy offers the opportunity to study protein function near physiological conditions. This thesis describes the structural investigation of JdLPMO10A using NMR spectroscopy. Isotopically enriched samples of JdLPMO10A were produced using the XylS/Pm based expression system pJB_nSP_Jd. In total, 91.6% of the backbone chemical shifts for 13C, 13CO, 15N and 1HN were assigned by NMR, using the sequence-specific assignment method. Dihedral angles and secondary structural elements, predicted by the computational method TALOS-N, were in agreement with the crystal structure. However, some secondary structural elements were not predicted in segments of the primary structure lacking chemical shift information. Finally, a CS-ROSETTA model of JdLPMO10A was generated by the computational method CS-ROSETTA. The immunoglobulin-like -sandwich core in the CS-ROSETTA model were in good agreement with the crystal structure. However, residues without chemical shift information precluded prediction of certain structural elements, particularly in the L2 region of the enzyme. The CS-ROSETTA model is an important step towards a complete NMR structure of JdLPMO10A, which in turn can be used to better our chitinolytic LPMOs in general. | |
