MGA LACCASES: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAG-ANDAR - SCIENCE - 2025

Ang mga laccases , p- diphenol: oxidoreductases dioxygen-benzenediol oxygen oxidoreductases , o, ay mga enzyme na kabilang sa pangkat ng mga enzyme na tinatawag na oxidases "asul na tanso oxidases".

Mayroon silang mga mas mataas na halaman, sa ilang mga insekto, sa bakterya at halos lahat ng mga fungi na pinag-aralan; ang katangian nitong kulay asul na kulay ay ang produkto ng apat na mga atom na tanso na nakakabit sa molekula sa catalytic site nito.

Ang graphic na representasyon ng molekular na istraktura ng isang Laccase enzyme (Pinagmulan: Jawahar Swaminathan at kawani ng MSD sa European Bioinformatics Institute sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang mga enzymes na ito ay inilarawan ni Yoshida et al. Noong 1883, nang pag-aralan nila ang dagta ng Japanese Rhus vernicifera tree o "lacquer tree", kung saan napagpasyahan na ang kanilang pangunahing pag-andar ay upang mapalitan ang polymerization at depolymerization reaksyon ng mga compound.

Nang maglaon, natuklasan na, sa fungi, ang mga protina na may aktibidad na enzymatic ay may mga tiyak na pag-andar sa mga mekanismo ng pagtanggal ng mga nakakalason na mga phenol mula sa kapaligiran kung saan sila lumalaki, habang sa mga halaman ay kasangkot sila sa mga proseso ng synthetic tulad ng lignification.

Ang pagsulong sa agham tungkol sa pag-aaral ng mga enzim na ito ay pinapayagan ang kanilang paggamit sa antas ng pang-industriya, kung saan ginamit ang kanilang kapasidad ng kataliko, lalo na sa mga konteksto ng bioremediation, tela, sa pag-alis ng mga tina na inilalapat sa mga tela, sa industriya ng papel, bukod sa iba pa.

Ang mga pangunahing dahilan kung bakit ang mga laccases ay kawili-wili mula sa isang pang-industriya na pananaw ay may kinalaman sa katotohanan na ang kanilang mga reaksyon sa oksihenasyon ay kasangkot lamang sa pagbawas ng molekulang oxygen at ang paggawa ng tubig bilang pangalawang elemento.

katangian

Ang mga enzyme ng Laccase ay maaaring maitago o matatagpuan sa intracellular region, ngunit nakasalalay ito sa organismo na pinag-aralan. Sa kabila nito, ang karamihan sa mga enzymes na nasuri (maliban sa ilang mga protina mula sa ilang fungi at insekto) ay mga extracellular protein.

Pamamahagi

Ang mga enzymes na ito, tulad ng tinalakay sa itaas, ay nakararami na matatagpuan sa fungi, mas mataas na halaman, bakterya, at ilang mga species ng mga insekto.

Kabilang sa mga halaman kung saan napatunayan ang pagkakaroon nito ay mga puno ng mansanas, asparagus, patatas, peras, mangga, mga milokoton, pines, plum, at iba pa. Ang mga insekto na nagpapahiwatig ng Laccase ay higit sa lahat ay kabilang sa genera na Bombyx, Calliphora, Diploptera, Drosophila, Musca, Papilio, Rhodnius, at iba pa.

Ang mga fungi ay ang mga organismo kung saan ang pinakamaraming bilang at iba't ibang mga laccases ay nakahiwalay at pinag-aralan, at ang mga enzyme na ito ay nasa parehong mga ascomycetes at deuteromycetes at basidiomycetes.

Catalysis

Ang reaksyon na nabalisa ng mga laccases ay binubuo ng monoelectronic oxidation ng isang substrate molekula, na maaaring kabilang sa grupo ng mga phenol, aromatic compound o aliphatic amines, sa kaukulang reaktibo na radikal.

Ang resulta ng reaksyon ng catalytic ay ang pagbawas ng isang molekulang oxygen sa dalawang mga molekula ng tubig at ang oksihenasyon, sa parehong oras, ng apat na mga molekulang substrate upang makabuo ng apat na reaktibong libreng radikal.

Ang mga intermediate free radical ay maaaring magbigkis at makabuo ng mga dimer, oligomer o polimer, na ang dahilan kung bakit ang mga laccases ay sinasabing catalyze polymerization at "depolymerization" reaksyon.

Istraktura

Ang mga Laccases ay glycoproteins, iyon ay, ang mga ito ay mga protina na may mga residue ng oligosaccharide na covalently na naka-link sa polypeptide chain, at ito ay kumakatawan sa pagitan ng 10 at 50% ng kabuuang timbang ng molekula (sa mga enzymes ng halaman ang porsyento ay maaaring medyo mas mataas) .

Ang bahagi ng karbohidrat sa ganitong uri ng protina ay naglalaman ng monosaccharides tulad ng glucose, mannose, galactose, fucose, arabinose, at ilang mga hexosamines, at glycosylation ay naisip na maglaro ng mahahalagang papel sa pagtatago, proteolytic pagkamaramdamin, aktibidad, pagpapanatili ng tanso, at ang thermal katatagan ng protina.

Ang mga enzymes na ito ay karaniwang matatagpuan sa kalikasan bilang mga monomer o homodimer, at ang molekular na bigat ng bawat monomer ay maaaring magkakaiba sa pagitan ng 60 at 100 kDa.

Ang catalytic center ng mga laccases ay binubuo ng apat na mga atom na tanso (Cu), na nagbibigay ng molekula sa pangkalahatang isang asul na kulay dahil sa elektronikong pagsipsip na nagaganap sa mga tanso na tanso-tanso (Cu-Cu).

Ang mga laccases ng gulay ay may mga puntos na isoelectric na may mga halaga na malapit sa 9 (medyo basic), habang ang mga fungal enzymes ay nasa pagitan ng mga punto ng isoelectric na 3 at 7 (kaya ang mga ito ay mga enzyme na gumagana sa mga kondisyon ng acidic).

Mga Isoenzymes

Maraming mga fungi na gumagawa ng laccase ay mayroon ding mga isoform ng laccase, na naka-encode ng parehong gene o ng iba't ibang mga gen. Ang mga isoenzymes na ito ay naiiba sa isa't isa higit sa lahat sa mga tuntunin ng kanilang katatagan, ang kanilang pinakamainam na pH at temperatura para sa pag-catalyzing, at ang kanilang pagkakaugnay para sa iba't ibang uri ng substrate.

Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang mga isoenzyma na ito ay maaaring magkaroon ng iba't ibang mga pag-andar ng physiological, ngunit nakasalalay ito sa mga species o kundisyon kung saan ito nakatira.

Mga Tampok

Ang ilang mga mananaliksik ay nagpakita na ang mga laccases ay kasangkot sa "sclerotization" ng cuticle sa mga insekto at ang pagpupulong ng mga spores na lumalaban sa ultraviolet light sa mga microorganism ng genus Bacillus.

Sa mga halaman

Sa mga organismo ng halaman, ang mga laccases ay nakikilahok sa pagbuo ng cell wall, sa mga proseso ng lignification at "delignification" (pagkawala o pagkabagsak ng lignin); at bukod dito, sila ay may kaugnayan sa detoxification ng mga tisyu sa pamamagitan ng oksihenasyon ng antifungal phenols o pag-deactivation ng phytoalexins.

Sa mga kabute

Ang makabuluhang sagana sa pangkat na ito ng mga organismo, ang mga laccases ay nakikilahok sa iba't ibang mga proseso ng cellular at physiological. Kabilang sa mga ito maaari nating banggitin ang proteksyon ng mga pathogen fungi ng tannins at ang mga vegetal na "phytoalexins"; kaya masasabi na, para sa fungi, ang mga enzymes na ito ay mga kadahilanan sa kadahilanan.

Ang mga Laccases ay mayroon ding mga pag-andar sa morphogenesis at pagkita ng kaibahan ng resistensya at spore na mga istruktura ng basidiomycetes, pati na rin sa biodegradation ng lignin sa mga fungi na nagpapabagal sa mga tisyu ng mga makahoy na species ng halaman.

Kasabay nito, ang mga laccases ay nakikilahok sa pagbuo ng mga pigment sa mycelia at mga fruiting body ng maraming fungi at nag-ambag sa mga proseso ng pagdidikit ng cell-cell, sa pagbuo ng polyphenolic "pandikit" na nagbubuklod sa hyphae, at sa pag-iwas. ng immune system ng mga host na nahawahan ng mga pathogen fungi.

Sa industriya

Ang mga partikular na enzyme ay ginagamit nang industriyal para sa iba't ibang mga layunin, ngunit ang mga pinakatanyag na katumbas ay tumutugma sa mga industriya ng hinabi at papel at sa bioremediation at decontamination ng wastewater na ginawa ng iba pang mga pang-industriya na proseso.

Partikular, ang mga enzymes na ito ay madalas na ginagamit para sa oksihenasyon ng mga phenol at ang kanilang mga derivatives na naroroon sa tubig na nahawahan ng basurang pang-industriya, na ang mga produkto ng catalysis ay hindi matutunaw (polymerized) at pag-ubos, na ginagawang madali silang mahiwalay.

Sa industriya ng pagkain mayroon din silang ilang kahalagahan dahil ang pag-alis ng mga phenoliko na compound ay kinakailangan para sa pagpapanatag ng mga inuming tulad ng alak, beer at natural na mga juice.

Ginagamit ang mga ito sa industriya ng kosmetiko, sa synthesis ng kemikal ng maraming mga compound, sa bioremediation ng lupa at sa nanobiotechnology.

Ang pinaka-malawak na ginagamit ay laccase mula sa fungi, ngunit kamakailan lamang ay natukoy na ang bakterya ng laccase ay may mas kilalang mga katangian mula sa isang pang-industriya na punto ng view; May kakayahang magtrabaho sa isang mas malawak na iba't ibang mga substrates at sa mas malawak na temperatura at mga saklaw ng pH, pati na rin ang pagiging mas matatag laban sa mga ahente ng inhibitory.

Mga Sanggunian

1. Claus, H. (2004). Mga Laccases: istraktura, reaksyon, pamamahagi. Micron, 35, 93–96.
2. Couto, SR, Luis, J., & Herrera, T. (2006). Pang-industriya at biotechnological na aplikasyon ng laccases: Isang pagsusuri. Pagsulong ng Biotechnology, 24, 500-513.
3. Madhavi, V., & Lele, SS (2009). Laccase: mga katangian at aplikasyon. Mga Bioresource, 4 (4), 1694–1717.
4. Riva, S., Molecolare, R., & Bianco, VM (2006). Mga Laccases: asul na mga enzymes para sa berdeng kimika. Mga uso sa Biotechnology, 24 (5), 219–226.
5. Singh, P., Bindi, C., & Arunika, G. (2017). Laccase ng bakterya: kamakailan-lamang na pag-update sa produksyon, mga katangian at pang-industriya na aplikasyon. Biotech, 7 (323), 1–20.