Degradasi lignin dan peran jamur pelapuk putih: Studi pada sistem simbiosis efisien dalam jamur-anakan rayap dan aplikasinya untuk bioremediasi

Lignoselulosa adalah komponen utama dari tanaman berkayu dan tanaman yang telah mati, dan merupakan biomassa yang paling berlimpah di bumi. Lignin adalah polimer fenilpropanoid heterogen tidak teratur yang tahan terhadap degradasi baik secara kimia atau enzimatik untuk melindungi selulosa.

Basidiomycetes, yang disebut juga jamur pelapuk putih, mampu mendegradasi lignin dalam kayu. Degradasi ignin oleh jamur pelapuk putih telah secara ekstensif dipelajari, dan hasilnya mengungkapkan bahwa tiga jenis phenoloxidase ekstraseluler, yaitu lignin peroksidase (LiP), mangan peroksidase (MNP) dan lakase (Lac), bertanggung jawab untuk memulai depolimerisasi dari lignin.1) Pola ekspresi enzim ini tergantung pada organisme: beberapa mensekresikan LiP dan MNP (tidak ada Lac), sedangkan yang lain mensekresikan MNP dan Lac (tidak ada LIP).

Selain lignin, jamur pelapuk putih mampu mendegradasi berbagai polutan lingkungan, seperti senyawa aromatik terklorinasi, hidrokarbon heterosiklik aromatik, berbagai pewarna dan polimer tinggi sintetik. Dengan demikian, jamur pelapuk putih dianggap tidak hanya berguna di beberapa proses industry seperti biopulping dan bioleaching tetapi juga dalam bioremediasi.

Penelitian ini bertujuan menyelidiki degradasi bisphenol A (BPA), oleh jamur pelapuk putih, Elfvingia applanata. Dekolorisasi dan degradasi cincin aromatik lignin yang telah diamati menunjukkan bahwa E. applanata adalah pendegradasi lignin yang kuat. Dalam kondisi ligninolitik, E. applanata mensekresikan MNP dan Lac tanpa LiP

Kloning molekuler gen pengkode MNP dalam E. applanata telah dilaporkan dan produksi MNP diinduksi oleh adanya MnII dan senyawa aromatik seperti 2,5-xylidine. Adanya alkohol atau veratril 2,6-dimethoxyphenol dalam kultur merangsang konversi BPA. Jalur konversi BPA oleh MNP ditunjukkan pada Gambar.

Untuk mencapai bioremediasi nyata, produk hasil degradasi harus efektif dimineralisasi dan dapat dimanfaatkan kembali atau didaur ulangdalam ekosistem. Jamur-anakan rayap jamur berasal dari kelompok evolusi rayap (Termitidae, Macrotermitinae) dan dan bermain peran penting dalam biorecycling sampah tanaman. Mereka mengkonsumsi lebih dari 90% dari kayu kering di beberapa daerah tropis kering dan langsung memineralisasi hingga 20% dari produksi primer bersih di sabana basah.kelompok rayap ini memiliki hubungan simbiosis yang menarik dengan jamur basidiomycete dari genus Termitomyces yaittu dengan menumbuhkan jamr dalam sarang mereka. Jamur rayap sangat unik karena tumbuh dari hanya sarang rayap dann mekar musimanAda beberapa saran untuk peran dari simbiosis jamur gizi rayap: (1) dekomposisi lignin; (2) penyediaan selulase dan xilanase untuk bekerja secara sinergis dengan enzim yang diproduksi oleh rayap; dan (3) konsentrasi nutrisi seperti nitrogen untuk rayap. Pengamatan ini mendukung temuan bahwa simbiosis jamur memiliki kemampuan untuk mendegradasi lignin, yang membuat selulosa lebih mudah terdegradasi oleh selulase yang dihasilkan oleh rayap.

Kita sekarang mempelajari phenoloxidases ekstraseluler yang dihasilkan oleh simbiosis jamur, Termitomyces albuminosus. Dua gen yang mengkode MNP (tam1 dan 2) telah diidentifikasi, baik yang memiliki residu asam amino esensial untuk aktivitas peroksidase dan meggikat ion MnII sedangkan residu untuk veratril oksidasi alkohol tidak diamati. TAP adalah mampu mengoksidasi senyawa fenolik dengan adanya hidrogen peroksida. Namun, MnII tidak diperlukan dalam reaksi dan veratril alkohol tidak teroksidasi. TAP memiliki beberapa karakteristik menarik berkaitan dengan pH optimal dan konsentrasi optimum hidrogen peroksida, Penelitian analisis filogenetik untuk memahami seleksi jenis jamur rayap dan karakterisasi aktivitas ligninolitik yang paling berhasil dalam daur ulang biologis molekul lignoselulosa.