Грибные лакказы: основы, инженерия и обновление классификации

Мультимедные оксидазы (MCO) имеют общий каталитический механизм активации кислородом и укладку, подобную купредоксину, а также ряд общих структурных детерминант. Лакказы составляют крупнейшую группу MCO, причем грибные лакказы обладают наибольшей биотехнологической применимостью благодаря их превосходной способности окислять широкий спектр ароматических соединений и лигнин, что усиливается в присутствии редокс-медиаторов. Адаптация этих универсальных ферментов к конкретным прикладным процессам может быть достигнута посредством направленной эволюции рекомбинантных ферментов. С другой стороны, универсальность их субстратной специфичности и низкая гомология последовательностей между лакказами затрудняют их точную классификацию. Многие постоянно увеличивающиеся по числу записи о MCO из геномов грибов автоматически и часто ошибочно аннотируются как лакказы. В недавнем сравнительном геномном исследовании 52 базидиомицетов классификация MCO была пересмотрена на основе филогении. Ферменты группировались в соответствии с общими структурными мотивами и теоретическими активностями, что позволило выявить три новые группы лакказоподобных ферментов. В этом обзоре представлена характеристика структуры, каталитической активности и окислительного механизма грибных лакказ, а также рассматривается, как их биотехнологический потенциал в качестве биокатализаторов для промышленности может быть значительно повышен с помощью белковой инженерии. Наконец, приведены новые сведения о недавно идентифицированных MCO с лакказоподобной активностью.