Non-covalent interactions between lignin and cellulase: From molecular mechanisms to precision regulation.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides mechanistic insights into lignin-cellulase interactions and strategies to improve enzymatic hydrolysis efficiency.

🏢実務担当者:Useful for biofuel and biochemical industries seeking to reduce enzyme costs and improve saccharification yields.

🏛政策担当者:Not applicable.

リグノセルロース系バイオマスは最も豊富な再生可能炭素源であり、その効率的な利用は化石原料への依存を低減し、持続可能な経済・社会発展を促進する。しかしながら、リグノセルロースの酵素加水分解と変換に基づく糖プラットフォーム技術は依然として大きな課題に直面している。その中でも、リグニンによるセルラーゼの非生産的吸着は、酵素加水分解プロセスの効率と経済性を厳しく制約している。研究により、リグニンの存在はセルラーゼ加水分解効率を30％〜80％低下させ、同じ糖化収率を達成するには酵素添加量を2〜5倍に増加させる必要があり、生産コストを大幅に引き上げることが示されている。酵素加水分解に対するリグニンの難分解性を克服する方法は、リグノセルロース系バイオマスの工業的利用における重要な課題である。非生産的吸着は主に、疎水性相互作用、水素結合、静電相互作用などの短距離非共有結合相互作用に依存している。これらの相互作用は、酵素のリグニン表面への非効率的な結合を直接促進する。最近の研究では、長距離ファンデルワールス力、電気二重層相互作用、長距離疎水性相互作用が、酵素とリグニン間の初期接近段階において重要な促進的役割を果たすことがさらに明らかにされている。これらは一体となって、長距離捕捉-短距離ロックの多段階吸着モデルを構成し、非生産的吸着の強度と持続性をさらに悪化させている。本総説は、リグニン-セルラーゼ非共有結合相互作用の種類とメカニズムを体系的に解明し、リグニンの構造特性（単位組成、官能基、分子量）とセルラーゼの特性（ドメイン機能、表面疎水性/電荷）の影響を分析し、現在の緩和戦略を評価するものである。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Lignocellulosic biomass is the most abundant renewable carbon source; its efficient utilization helps reduce dependence on fossil raw materials and promotes sustainable economic and social development. However, the sugar platform technology based on enzymatic hydrolysis and conversion of lignocellulose still faces major challenges. Among them, the non-productive adsorption of cellulase by lignin seriously restricts the efficiency and economics of the enzymatic hydrolysis process. Studies have shown that the presence of lignin can reduce cellulase hydrolysis efficiency by 30 %-80 %, and enzyme loading must be increased by 2-5 fold to achieve the same saccharification yield, significantly raising production costs. How to overcome the recalcitrance of lignin to enzymatic hydrolysis is an important topic in the industrial utilization of lignocellulosic biomass. Non-productive adsorption mainly relies on short-range non-covalent interactions such as hydrophobic interactions, hydrogen bonding, and electrostatic interactions. These interactions directly promote the ineffective binding of enzymes to the lignin surface. Recent studies have further revealed that long-range Van der Waals forces, electric double-layer interactions, and long-range hydrophobic interactions play an important promoting role in the initial approach stage between enzymes and lignin. Together, they constitute a long-range capture - short-range locking multi-step adsorption model, further exacerbating the intensity and persistence of non-productive adsorption. This review systematically elucidates the types and mechanisms of lignin-cellulase non-covalent interactions, analyzes the impacts of lignin structural characteristics (unit composition, functional groups, molecular weight) and cellulase properties (domain functions, surface hydrophobicity/charge), and evaluates current mitigation strategies.

• semanticscholar https://doi.org/10.1016/j.biortech.2026.135294first seen 2026-07-10 05:43:45 · last seen 2026-08-10 05:22:28