Enzyme-catalyzed synthesis and degradation of biopolymers

Mini-Reviews in Organic Chemistry

Volumn 6, Issue 1, 2009, Pages 44-54

  Hiraishi, Tomohiro ^a   Taguchi, Seiichi ^b  

^a RIKEN   (Japan)

^b HOKKAIDO UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

Biopolymer; Enzyme evolution; Lipase; PHA synthase; PHB depolymerase; Polyhydroxyalkanoate (PHA)

Indexed keywords

BIOLOGICAL SYSTEMS; BIOMOLECULES; BIOSYNTHESIS; CATALYSIS;

BIO-SYSTEMS; CATALYZED SYNTHESIS; DEPOLYMERASE; ENZYME EVOLUTIONS; HOMOEOSTASIS; IN-VITRO; PHB DEPOLYMERASE; POLYHYDROXYALKANOATE; POLYHYDROXYALKANOATE SYNTHASE; POLYHYDROXYALKANOATES;

ENZYMES;

EID: 70149091692     PISSN: 1570193X     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.2174/157019309787316139     Document Type: Article

References (109)

1. Gross, R. A.; Kalra, B. Science, 2002, 297, 803.
2. Gross, R. A.; Kalra, B. Science, 2003, 299, 822.
3. Doi, Y.; Fukuda, K. Eds. Biodegradable Plastics and Polymers, Elsevier Science, Amsterdam, 1994.
4. Chiellini, E.; Solaro, R. Eds. Biodegradable Polymers and Plastics, Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2003.
5. Steinbüchel, A. Eds. Biopolymers General Aspects and Special Applications, Wiley-VCH, Weinheim, 2004, vol. 10.
6. Scholz, C.; Gross, R.A. Eds. Polymers from Renewable Resources-Biopolyesters and Biocatalysis, ACS Symposium Series 764; American Chemical Society, Washington, DC, 2000.
7. Doi, Y.; Steinbüchel, A. Eds. Biopolymers Polyesters I: Biological Systems and Biotechnological Production, Weinheim, Wiley-VCH, 2002, vol. 3a.
8. Doi, Y.; Steinbüchel, A. Eds. Biopolymers Polyesters II: Properties and Chemical Synthesis, Wiley-VCH, Weinheim, 2002, vol. 3b.
9. Sudesh, K.; Abe, H.; Doi, Y. Prog. Polym. Sci., 2000, 25, 1503.
10. Lenz, R. W.; Marchessault, R. H. Biomacromolecules, 2005, 6, 1.
11. Doi, Y.; Steinbüchel, A. Eds. Biopolymers Polyesters III: Applications and Commercial Products, Wiley-VCH, Weinheim, 2002, vol. 4.
12. Lemoigne, M. Ann. Inst. Pasteur, 1925, 39, 144.
13. Steinbüchel, A.; Valentin, H. E. FEMS Microbiol. Lett., 1995, 128, 219.
14. Aldor, I. S.; Keasling, J. D. Curr. Opin. Biotechnol., 2003, 14, 475.
15. Suriyamongkol, P.; Weselake, R.; Narine, S.; Moloney, M.; Shah, S. Biotechnol. Adv., 2007, 25, 148.
16. Taguchi, S.; Doi, Y. Macromol. Biosci., 2004, 4, 145.
17. Nomura, C.; Taguchi, S. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2007, 73, 969.
18. Hisano, T.; Tsuge, T.; Fukui, T.; Iwata, T.; Miki, K.; Doi, Y. J. Biol. Chem., 2003, 278, 617.
19. Tsuge, T.; Hisano, T.; Taguchi, S.; Doi, Y. Appl. Environ. Microbiol., 2003, 69, 4830.
20. Taguchi, S.; Nakamura, H.; Kichise, T.; Tsuge, T.; Yamato, I.: Doi, Y. Biochem. Eng. J., 2003, 16, 107.
21. Tsuge, T.; Yano, K.; Imazu, S.; Numata, K.; Kikkawa, Y.; Abe, H.; Taguchi, S.; Doi, Y. Macromol. Biosci., 2005, 5, 112.
22. Tsuge, T.; Watanabe, S.; Saito, S.; Hiraishi, T.; Abe, H.; Doi, Y.; Taguchi, S. Macromol. Biosci., 2007, 7, 846.
23. Tsuge, T.; Watanabe, S.; Shimada, D.; Abe, H.; Doi, Y.; Taguchi, S. FEMS Microbiol. Lett., 2007, 277, 217.
24. Jo, S.-J.; Maeda, M.; Ooi, T.; Taguchi, S. J. Biosci. Bioeng., 2006, 102, 233.
25. Jo, S.-J.; Matsumoto, K.; Leong, C. R.; Ooi, T.; Taguchi, S. J. Biosci. Bioeng., 2007, 104, 457.
26. Matsumoto, K.; Arai, Y.; Nagao, R.; Murata, T.; Takase, K.; Nakashita, H.; Taguchi, S.; Shimada, H.; Doi, Y. J. Polym. Environ., 2006, 14, 369.
27. Gerngross, T. U.; Martin, D. P. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1995, 92, 6279.
28. Lenz, R. W.; Farcet, C.; Dijkstra, P. J.; Goodwin, S.; Zhang, S. M. Int. J. Biol. Macromol., 1999, 25, 55.
29. Song, J. J.; Zhang, S.; Lenz, R. W.; Goodwin, S. Biomacromolecules, 2000, 1, 433.
30. Zhang, S.; Kolvek, S.; Goodwin, S.; Lenz, R. W. Biomacromolecules, 2004, 5, 40.
31. Lawrence, A. G.; Choi, J.; Rha, C.; Stubbe, J.; Sinskey, A. J. Biomacromolecules, 2005, 6, 2113.
32. Jossek, R.; Steinbüchel, A. FEMS Microbiol. Lett., 1998, 168, 319.
33. Jossek, R.; Reichelt, R.; Steinbüchel, A. Appl. Microbiol. Biotechnol., 1998, 49, 258.
34. Satoh, Y.; Tajima, K.; Tannai, H.; Munekata, M. J. Biosci. Bioeng., 2003, 95, 335.
35. Satoh, Y.; Murakami, F.; Tajima, K.; Munekata, M. J. Biosci. Bioeng., 2005, 99, 508.
36. Tajima, K.; Satoh, Y.; Nakazawa, K.; Tannai, H.; Erata, T.; Munekata, M.; Kamachi, M.; Lenz, R. W. Macromolecules, 2004, 37, 4544.
37. Hiraishi, T.; Kikkawa, Y.; Fujita, M.; Normi, Y. M.; Kanesato, M.; Tsuge, T.; Sudesh, K.; Maeda, M.; Doi, Y. Biomacromolecules, 2005, 6, 2671.
38. Jendrossek, D.; Handrick, R. Annu. Rev. Microbiol., 2002, 56, 403.
39. Kim, D. Y.; Rhee, Y. H. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2003, 61, 300.
40. Gilkes, N. R.; Henrissat, B.; Kilburn, D. G.; Miller, R. C. J.; Warren, R. A. J. Microbiol. Rev., 1991, 55, 303.
41. Kellet, L. E.; Poole, D. M.; Ferreira, L. M. A.; Durrant, A. J.; Hazlewood, G. P.; Gilbert, H. J. Biochem. J., 1990, 272, 369.
42. Watanabe, T.; Suzuki, K.; Oyanagi, W.; Ohnishi, K.; Tanaka, H. J. Biol. Chem., 1990, 265, 659.
43. Kemnitzer, J. E.; McCarthy, S. P.; Gross, R. A. Macromolecules, 1992, 25, 5927.
44. Jesudason, J. J.; Marchessault, R. H.; Saito, T. J. Environ. Polym. Degrad., 1993, 1, 89.
45. Hocking, P. J.; Marchessault, R. H. Polym. Bull., 1993, 30, 163.
46. Abe, H.; Matsubara, I.; Doi, Y.; Hori, Y.; Yamaguchi, A. Macromolecules, 1994, 27, 6018.
47. Hocking, P. J.; Timmins, M. R.; Scherer, T. M.; Fuller, R. C.; Lenz, R. W.; Marchessault, R. H. Macromol. Rapid Commun., 1994, 15, 447.
48. Hocking, P. J.; Timmins, M. R.; Scherer, T. M.; Fuller, R. C.; Lenz, R. W.; Marchessault, R. H. J. Macromol. Sci. Pure Appl. Chem. A, 1995, 32, 889.
49. Timmins, M. R.; Lenz, R. W.; Hocking, P. J.; Marchessault, R. H.; Fuller, R. C. Macromol. Chem. Phys., 1996, 197, 1193.
50. Abe, H.; Doi, Y. Macromolecules, 1996, 29, 8683.
51. Bachmann, B. M.; Seebach, D. Macromolecules, 1999, 32, 1777.
52. Scherer, T. M.; Fuller, R. C.; Goodwin, S.; Lenz, R. W. Biomacromolecules, 2000, 1, 577.
53. Kasuya, K.; Ohura, T.; Masuda, K.; Doi, Y. Int. J. Biol. Macromol., 1999, 24, 329.
54. Kanesawa, Y.; Tanahashi, N.; Doi, Y.; Saito, T. Polym. Degrad. Stab., 1994, 45, 179.
55. Abe, H.; Doi, Y.; Aoki, H.; Akehata, T.; Hori, Y.; Yamaguchi, A. Macromolecules, 1995, 28, 7630.
56. Abe, H.; Doi, Y.; Hori, Y.; Hagiwara, T. Polymer, 1997, 25, 185.
57. Abe, H.; Doi, Y. Int. J. Biol. Macromol., 1999, 25, 185.
58. Tomasi, G.; Scandla, M.; Briese, B. H.; Jendrossek, D. Macromolecules, 1996, 29, 507.
59. Abe, H.; Doi, Y.; Aoki, H.; Akehata, T. Macromolecules, 1998, 31, 1791.
60. Kurokawa, K.; Yamashita, K.; Doi, Y.; Abe, H. Polym. Degrad. Stab., 2006, 91, 1300.
61. Kurokawa, K.; Yamashita, K.; Doi, Y.; Abe, H. Biomacromolecules, 2008, 9, 1071.
62. Yamashita, K.; Aoyagi, Y.; Abe, H.; Doi, Y. Biomacromolecules, 2001, 2, 25.
63. Yamashita, K.; Funato, T.; Suzuki, Y.; Teramachi, S.; Doi, Y. Macromol. Biosci., 2003, 3, 694.
64. Kikkawa, Y.; Yamashita, K.; Hiraishi, T.; Kanesato, M.; Doi, Y. Biomacromolecules, 2005, 6, 2084.
65. Kikkawa, Y.; Fujita, M.; Hiraishi, T.; Yoshimoto, M.; Doi, Y. Biomacromolecules, 2004, 5, 1642.
66. Murase, T.; Suzuki, Y.; Doi, Y.; Iwata, T. Biomacromolecules, 2002, 3, 312.
67. Carrard, G.; Koivula, A.; Söderlund, H. S.; Béguin, P. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97, 10342.
68. Vaage-Kolstad, G.; Horn, S. J.; van Aalten, D. M. F.; Synstad, B.; Eijsink, V. G. H. J. Biol. Chem., 2005, 280, 28492.
69. Fujita, M.; Kobori, Y.; Aoki, Y.; Matsumoto, N.; Abe, H.; Doi, Y.; Hiraishi, T. Langmuir, 2005, 21, 11829.
70. Behrends, A.; Klingbeil, B.; Jendrossek, D. FEMS Microbiol. Lett., 1996, 143, 191.
71. Nojiri, M.; Saito, T. J. Bacteriol., 1997, 179, 6965.
72. Hiraishi, T.; Ohura, T.; Ito, S.; Kasuya, K.; Doi, Y. Biomacromolecules, 2000, 1, 320.
73. Kasuya, K.; Inoue, Y.; Tanaka, T.; Akehata, T.; Iwata, T.; Fukui, T.; Doi, Y. Appl. Environ. Microbiol., 1997, 63, 4844.
74. Shinomiya, M.; Iwata, T.; Kasuya, K.; Doi, Y. FEMS Microbiol. Lett., 1997, 154, 89.
75. Shinomiya, M.; Iwata, T.; Doi, Y. Int. J. Biol. Macromol., 1998, 22, 129.
76. Kasuya, K.; Ohura, T.; Masuda, K.; Doi, Y. Int. J. Biol. Macromol., 1999, 24, 329.
77. Ohura, T.; Kasuya, K.; Doi, Y. Appl. Environ. Microbiol., 1999, 65, 189.
78. Hiraishi, T.; Hirahara, Y.; Doi, Y.; Maeda, M.; Taguchi, S. Appl. Environ. Microbiol., 2006, 72, 7331.
79. Jendrossek, D.; Schirmer, A.; Handrick, R. In 1996 International Symposium on Bacterial Polyhydroxyalkanoates; Eggink, G.; Steinbüchel, A.; Poirier, Y.; Witholt, B., Eds.; NRC Research Press, Ottawa, Canada, 1997; pp. 89-101.
80. Hisano, T.; Kasuya, K.; Tezuka, Y.; Ishii, N.; Kobayashi, T.; Shiraki, M.; Oroudjev, E.; Hansma, H.; Iwata, T.; Doi, Y.; Saito, T.; Miki, K. J. Mol. Biol., 2006, 356, 993.
81. Schulze, B.; Wubbolts, M. G. Curr. Opin. Biotechnol., 1999, 10, 609.
82. Ran, N.; Zhao, L.; Chen, Z.; Tao, J. Green Chem., 2008, 10, 361.
83. Gross, R. A.; Kaplan, D. L.; Swift, G. Eds. Enzymes in Polymer Synthesis, ACS Symposium Series 684; American Chemical Society, Washington, DC, 1998.
84. Gross, R. A.; Kumar, A.; Kalra, B. Chem. Rev., 2001, 101, 2097.
85. Kobayashi, S.; Uyama, H.; Kimura, S. Chem. Rev., 2001, 101, 3793.
86. Okumura, S.; Iwai, M.; Tominaga, Y. Agric. Biol. Chem., 1984, 48, 2805.
87. Matsumura, S.; Takahashi, J. Makromol. Chem. Rapid. Commun., 1986, 7, 369.
88. Uyama, H.; Kobayashi, S. Chem. Lett., 1993, 1149.
89. Knai, D.; Gutman, A. L.; Kohn, D. H. J. Polym. Sci. Part A, Polym. Chem., 1993, 31, 1221.
90. Uyama, H.; Takeya, K.; Kobayashi, S. Bull. Chem. Soc. Jpn., 1995, 68, 56.
91. Uyama, H.; Kuwabara, M.; Tsujimoto, T.; Kobayashi, S. Polym. J., 2002, 34, 970.
92. Uyama, H.; Suda, S.; Kikuchi, H.; Kobayashi, S. Chem. Lett., 1997, 1109.
93. Córdova, A.; Iversen, T.; Hult, K.; Martinelle, M. Polymer, 1998, 39, 6519.
94. Kobayashi, S.; Takeya, K.; Suda, S.; Uyama, H. Macromol. Chem. Phys., 1998, 199, 1729.
95. Matsumura, S.; Harai, S.; Toshima, K. Macromol. Rapid Commun., 2001, 22, 215.
96. Soeda, Y.; Toshima, K.; Matsumura, S. Macromol. Biosci., 2005, 5, 277.
97. Kobayashi, S. Macromol. Symp., 2006, 240, 178.
98. van der Mee, L.; Helmich, F.; de Bruijn, R.; Vekemans, J. A. J. M.; Palmans, A. R. A.; Meijer, E. W. Macromolecules, 2006, 39, 5021.
99. Nobes, G. A. R.; Kazlauskas, R. J.; Marchessault, R. H. Macromolecules, 1996, 29, 4829.
100. Xie, W.; Li, J.; Chen, D.; Wang, P. G. Macromolecules, 1997, 30, 6997.
101. Matsumura, S.; Suzuki, Y.; Tsukada, K.; Toshima, K.; Doi, Y.; Kasuya, K. Macromolecules, 1998, 31, 6444.
102. Matsumura, S.; Beppu, H.; Nakamura, K.; Osanai, S.; Toshima, K. Chem. Lett., 1996, 795.
103. Küllmer, K.; Kikuchi, H.; Uyama, H.; Kobayashi, S. Macromol. Rapid Commun., 1998, 19, 127.
104. Kikuchi, H.; Uyama, H.; Kobayashi, S. Polym. J., 2002, 34, 835.
105. Runge, M.; O'Hagan, D.; Haufe, G. J. Polym. Sci. A. Polym. Chem., 2000, 38, 2004.
106. Svirkin, Y. Y.; Xu, J.; Gross, R. A.; Kaplan, D. L.; Swift, G. Macromolecules, 1996, 29, 4591.
107. Peeters, J. W.; Van Leeuwen, O.; Palmans, A. R. A.; Meijer, E. W. Macromolecules, 2005, 38, 5587.
108. Al-Azemi, T. F.; Kondaveti, L.; Bisht, K. S. Macromolecules, 2002, 35, 3380.
109. van Buijtenen, J.; van As, B. A. C.; Verbruggen, M.; Roumen, L.; Vekemans, J. A. J. M.; Pieterse, K.; Hilbers, P. A. J.; Hulshof, L. A.; Palmans, A. R. A.; Meijer, E. W. J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 7393.