Kinetic modeling at single-molecule resolution elucidates the mechanisms of cellulase synergy

ACS Catalysis

Volumn 4, Issue 7, 2014, Pages 2216-2225

  Shang, Barry Z ^a   Chu, Jhih Wei ^a,b  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b NATIONAL CHIAO TUNG UNIVERSITY   (Taiwan)

Author keywords

cellulase; cellulose; computational biology; enzyme kinetics; interfacial biocatalysis; kinetic modeling

Indexed keywords

BIOINFORMATICS; CELLULOSE; CHAINS; ENZYME KINETICS; KINETIC THEORY; KINETICS; SUBSTRATES;

BIOCATALYSIS; CELLULASE; COMPUTATIONAL BIOLOGY; DEGREE OF SYNERGIES; KINETIC MODELING; MOLECULAR CONFIGURATIONS; SINGLE-MOLECULE RESOLUTION; SYNERGISTIC ACTIVITY;

MERGERS AND ACQUISITIONS;

EID: 84903789794     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cs500126q     Document Type: Article

References (72)

1. Teeri, T. T. Trends Biotechnol. 1997, 15, 160-167
2. Wilson, D. B. Curr. Opin. Biotechnol. 2009, 20, 295-299
3. Zhang, Y.-H. P.; Lynd, L. R. Biotechnol. Bioeng. 2004, 88, 797-824
4. Yang, B.; Dai, Z.; Ding, S.-Y.; Wyman, C. E. Biofuels 2011, 2, 421-450
5. Van Dyk, J. S.; Pletschke, B. I. Biotechnol. Adv. 2012, 30, 1458-1480
6. Kostylev, M.; Wilson, D. Biofuels 2013, 3, 61-70
7. Nieves, R. A.; Ehrman, C. I.; Adney, W. S.; Elander, R. T.; Himmel, M. E. World J. Microbiol. Biotechnol. 1998, 14, 301-304
8. Merino, S. T.; Cherry, J. Adv. Biochem. Eng./Biotechnol. 2007, 108, 95-120
9. Lantz, S. E.; Goedegebuur, F.; Hommes, R.; Kaper, T.; Kelemen, B. R.; Mitchinson, C.; Wallace, L.; Stålhberg, J.; Larenas, E. A. Biotechnol. Biofuels 2010, 3, 20
10. Nidetzky, B.; Claeyssens, M. Biotechnol. Bioeng. 1994, 44, 961-966
11. Chundewat, S. P. S.; Beckham, G. T.; Himmel, M. E.; Dale, B. E. Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2011, 2, 121-145
12. Henrissat, B.; Driguez, H.; Viet, C.; Schülein, M. Nat. Biotechnol. 1985, 3, 722-726
13. Karlsson, J.; Medve, J.; Tjerneld, F. Appl. Biochem. Biotechnol. 1999, 82, 243-258
14. Boisset, C.; Pétrequin, C.; Chanzy, H.; Henrissat, B.; Schülein, M. Biotechnol. Bioeng. 2001, 72, 339-345
15. Jeoh, T.; Wilson, D. B.; Walker, L. P. Biotechnol. Prog. 2006, 22, 270-277
16. Medve, J.; Karlsson, J.; Lee, D.; Tjerneld, F. Biotechnol. Bioeng. 1998, 59, 621-634
17. Srisodsuk, M.; Kleman-Leyer, K.; Keränen, S.; Kirk, T. K.; Teeri, T. T. Eur. J. Biochem. 1998, 251, 885-892
18. Väljamäe, P.; Sild, V.; Pettersson, G.; Johansson, G. Eur. J. Biochem. 1999, 266, 327-334
19. Eriksson, T.; Karlsson, J.; Tjerneld, F. Appl. Biochem. Biotechnol. 2002, 101, 41-60
20. Andersen, N.; Johansen, K. S.; Michelsen, M.; Stenby, E. H.; Krogh, K. B. R. M.; Olsson, L. Enzyme Microb. Technol. 2008, 42, 362-370
21. Fox, J. M.; Levine, S. E.; Clark, D. S.; Blanch, H. W. Biochemistry 2012, 51, 442-452
22. Jalak, J.; Kurašin, M.; Teugjas, H.; Väljamäe, P. J. Biol. Chem. 2012, 287, 28802-28815
23. Medve, J.; Ståhlberg, J.; Tjerneld, F. Biotechnol. Bioeng. 1994, 44, 1064-1073
24. Väljamäe, P.; Sild, V.; Petterson, G.; Johannsson, G. Eur. J. Biochem. 1998, 253, 469-475
25. Boisset, C.; Fraschini, C.; Schülein, M.; Henrissat, B.; Chanzy, H. Appl. Environ. Microbiol. 2000, 66, 1444-1452
26. Zou, J.-y.; Kleywegt, G. J.; Stålhberg, J.; Driguez, H.; Nerinckx, W.; Claeyssens, M.; Koivula, A.; Teeri, T. T.; Jones, T. A. Structure 1999, 7, 1035-1045
27. Barr, B. K.; Hsieh, Y.-L.; Ganem, B.; Wilson, D. B. Biochemistry 1996, 35, 586-592
28. Converse, A. O.; Optekar, J. D. Biotechnol. Bioeng. 1993, 42, 145-148
29. Zhang, Y.-H. P.; Lynd, L. R. Biotechnol. Bioeng. 2006, 94, 888-898
30. Asztalos, A.; Daniels, M.; Sethi, A.; Shen, T.; Langan, P.; Redondo, A.; Gnarakan, S. Biotechnol. Biofuels 2012, 5, 55
31. Kumar, D.; Murthy, G. S. Biotechnol. Biofuels 2013, 6, 63
32. Bansal, P.; Hall, M.; Realff, M. J.; Lee, J. H.; Bommarius, A. S. Biotechnol. Adv. 2009, 27, 833-848
33. Levine, S. E.; Fox, J. M.; Blanch, H. W.; Clark, D. S. Biotechnol. Bioeng. 2010, 107, 37-51
34. Levine, S. E.; Fox, J. M.; Blanch, H. W.; Clark, D. S. Biotechnol. Bioeng. 2011, 108, 2561-2570
35. Berry, H. Biophys. J. 2002, 83, 1891-1901
36. Gillespie, D. T. Annu. Rev. Phys. Chem. 2007, 58, 35-55
37. Chatterjee, A.; Vlachos, D. G. J. Comput.-Aided Mater. Des. 2007, 14, 253-308
38. Shang, B. Z.; Chang, R.; Chu, J. W. J. Biol. Chem. 2013, 288, 29081-29089
39. Ding, S.-Y.; Himmel, M. E. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 597-606
40. Chang, R.; Gross, A. S.; Chu, J. W. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 8074-8083
41. Varrot, A.; Frandsen, T. P.; Driguez, H.; Davies, G. J. Acta Crystallogr. 2002, D58, 2201-2204
42. Beckham, G. T.; Bomble, Y. J.; Matthews, J. F.; Taylor, C. B.; Resch, M. G.; Yarbrough, J. M.; Decker, S. R.; Bu, L.; Zhao, X.; McCabe, C.; Wohlert, J.; Bergenstråhle, M.; Brady, J. W.; Adney, W. S.; Himmel, M. E.; Crowley, M. F. Biophys. J. 2010, 99, 3773-3781
43. Kraulis, P. J.; Clore, G. M.; Nilges, M.; Jones, T. A.; Pettersson, G.; Knowles, J.; Gronenborn, A. M. Biochemistry 1989, 28, 7241-7257
44. Rouvinen, J.; Bergfors, T.; Teeri, T.; Knowles, J. K. C.; Jones, T. A. Science 1990, 249, 380-386
45. Divne, C.; Ståhlberg, J.; Reinikainen, T.; Ruohonen, L.; Pettersson, G.; Knowles, J. K.; Teeri, T. T.; Jones, T. A. Science 1994, 265, 524-528
46. Kleywegt, G. J.; Zou, J. Y.; Divne, C.; Davies, G. J.; Sinning, I.; Stålhberg, J.; Reinikainen, T.; Srisodsuk, M.; Teeri, T. T.; Jones, T. A. J. Mol. Biol. 1997, 272, 383-397
47. Mattinen, M.-L.; Linder, M.; Drakenberg, T.; Annila, A. Eur. J. Biochem. 1998, 256, 279-286
48. Gusakov, A.; Salanovich, T. N.; Antonov, A. I.; Ustinov, B. B.; Okunev, O. N.; Burlingame, R.; Emalfarb, M.; Baez, M.; Sinitsyn, A. P. Biotechnol. Bioeng. 2007, 97, 1028-1038
49. Kurašin, M.; Väljamäe, P. J. Biol. Chem. 2011, 286, 169-177
50. Praestgaard, E.; Elmerdalh, J.; Murphy, L.; Nymand, S.; McFarland, K. C.; Borch, K.; Westh, P. FEBS J. 2011, 278, 1547-1560
51. Claeyssens, M.; van Tilbeurgh, H.; Tomme, P.; Wood, T. M.; McCrae, S. I. Biochem. J. 1989, 261, 819-825
52. Maurer, S. A.; Bedbrook, C. N.; Radke, C. J. J. Colloid Interface Sci. 2013, 51, 11389-11400
53. Carrard, G.; Linder, M. Eur. J. Biochem. 1999, 262, 637-643
54. Palonen, H.; Tenkanen, M.; Linder, M. Appl. Environ. Microbiol. 1999, 65, 5229-5233
55. Tomme, P.; Heriban, V.; Claeyssens, M. Biotechnol. Lett. 1980, 12, 525-530
56. Igarashi, K.; Uchihashi, T.; Koivula, A.; Wada, M.; Kimura, S.; Okamoto, T.; Penttilä, M.; Ando, T.; Samejima, M. Science 2001, 333, 1279-1282
57. Divne, C.; Ståhlberg, J.; Teeri, T. T.; Jones, T. A. J. Mol. Biol. 1998, 275, 309-325
58. Harjunpää, V.; Teleman, A.; Koivula, A.; Ruohonen, L.; Teeri, T. T.; Teleman, O.; Drakenberg, T. Eur. J. Biochem. 1996, 240, 584-591
59. Koivula, A.; Ruohonen, L.; Wohlfahrt, G.; Reinikainen, T.; Teeri, T. T.; Piens, K.; Claeyssens, M.; Weber, M.; Vasella, A.; Becker, D.; Sinnot, M. L.; Zou, J. Y.; Kleywegt, G. J.; Szardenings, M.; Stålhberg, J.; Jones, T. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10015-10024
60. Smit, B.; Maesen, T. L. M. Chem. Rev. 2008, 108, 4125-4184
61. Jervis, E. J.; Haynes, C. A.; Kilburn, D. G. J. Biol. Chem. 1997, 272, 24016-24023
62. Hong, J.; Ye, X.; Zhang, Y.-H. Langmuir 2007, 23, 12535-12540
63. Cao, Y.; Gillespie, D. T.; Petzold, L. R. J. Chem. Phys. 2005, 122, 014116
64. Lin, Y.; Silvestre-Ryan, J.; Himmel, M. E.; Crowley, M. F.; Beckham, G. T.; Chu, J. W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 16612-16624
65. Lin, Y.; Beckham, G. T.; Himmel, M. E.; Crowley, M. F.; Chu, J. W. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 10750-10758
66. Gilkes, N. R.; Kilburn, D. G.; Miller, R. C., Jr.; Warren, R. A.; Sugiyama, J.; Chanzy, H.; Henrissat, B. Int. J. Biol. Macromol. 1993, 15, 347-351
67. Din, N.; Damude, H. G.; Gilkes, N. R.; Miller, R. C., Jr.; Warren, R. A.; Kilburn, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 11383-11387
68. Gao, P. J.; Chen, G. J.; Wang, T. H.; Zhang, Y. S.; Liu, J. Shengwu Huaxue Yu Shengwu Wuli Xuebao 2001, 33, 13-18
69. Joseffson, P.; Henriksson, G.; Wågberg, L. Biomacromolecules 2008, 9, 249-254
70. Arantes, V.; Saddler, J. N. Biotechnol. Biofuels 2010, 3, 4
71. Cheng, G.; Liu, Z.; Murton, J. K.; Jablin, M.; Dubey, M.; Majewski, J.; Halbert, C.; Browning, J.; Ankner, J.; Akgun, B.; Wang, C.; Esker, A. R.; Sale, K. L.; Simmons, B. A.; Kent, M. S. Biomacromolecules 2011, 12, 2216-2224
72. Wang, J.; Quirk, A.; Lipowski, J.; Dutcher, J. R.; Hill, C.; Mark, A.; Clarke, A. J. Langmuir 2012, 28, 9664-9672