Lakaza - Laccase

Lakaza
Identyfikatory
Nr WE 1.10.3.2
Nr CAS 80498-15-3
Bazy danych
IntEnz Widok IntEnz
BRENDA Wpis BRENDY
ExPASy Widok NiceZyme
KEGG Wpis KEGG
MetaCyc szlak metaboliczny
PRIAM profil
Struktury WPB RCSB PDB PDBe Suma PDB
Ontologia genów AmiGO / QuickGO

Laccases ( EC 1.10.3.2 ) to wielomiedziowe oksydazy występujące w roślinach, grzybach i bakteriach. Lakazy utleniają różne substraty fenolowe , przeprowadzając utlenianie jednoelektronowe , prowadząc do usieciowania . Na przykład lakazy odgrywają rolę w tworzeniu ligniny poprzez promowanie sprzęgania oksydacyjnego monolignoli , rodziny naturalnie występujących fenoli . Inne lakkazy, takie jak te wytwarzane przez grzyb Pleurotus ostreatus , odgrywają rolę w degradacji ligniny i dlatego można je zaklasyfikować jako enzymy modyfikujące ligninę . Inne lakazy wytwarzane przez grzyby mogą ułatwiać biosyntezę pigmentów melaninowych . Lakazy katalizują rozpad pierścieni związków aromatycznych.

Lakaza była po raz pierwszy badana przez Hikorokuro Yoshidę w 1883 roku, a następnie przez Gabriela Bertranda w 1894 roku w soku japońskiego drzewa laki , gdzie pomaga tworzyć lakę , stąd nazwa lakkaza.

Aktywna strona

W miejscu trimiedziowym znajdującym się w wielu lakazach, zauważ, że każde centrum miedzi jest związane z łańcuchami bocznymi imidazolu histydyny (kod koloru: miedź jest brązowa, azot jest niebieski).

Centrum aktywne składa się z czterech centrów miedzi, które przyjmują struktury sklasyfikowane jako typ I, typ II i typ III. Zespół tricopper zawiera miedź typu II i III (patrz rysunek). To właśnie to centrum wiąże O 2 i redukuje go do wody. Każda para Cu(I,II) dostarcza jeden elektron potrzebny do tej konwersji. Miedź typu 1 nie wiąże O 2 , ale działa wyłącznie jako miejsce transferu elektronów. Centrum miedzi typu I składa się z pojedynczego atomu miedzi, który jest zligowany z co najmniej dwiema resztami histydynowymi i jedną resztą cysteiny , ale w niektórych lakkazach wytwarzanych przez niektóre rośliny i bakterie centrum miedzi typu I zawiera dodatkowy ligand metioninowy . Centrum miedzi typu III składa się z dwóch atomów miedzi, z których każdy posiada trzy ligandy histydynowe i są połączone ze sobą poprzez ligand mostkujący wodorotlenki . Ostatecznym centrum miedzi jest centrum miedzi typu II, które ma dwa ligandy histydynowe i ligand wodorotlenkowy. Typ II wraz z ośrodkiem miedziowym typu III tworzy zespół trimiedziowy, w którym zachodzi redukcja tlenu . Miedź typu III można zastąpić Hg(II), co powoduje spadek aktywności lakazy. Cyjanek usuwa całą miedź z enzymu i wykazano, że ponowne osadzanie w miedzi typu I i typu II jest niemożliwe. Jednak miedź typu III może być ponownie osadzona w enzymie. Szereg innych anionów hamuje lakkazę.

Laccases wpływa na reakcję redukcji tlenu przy niskich nadpotencjałach . Enzym został przebadany jako katoda w enzymatycznych ogniwach biopaliwowych . Można je sparować z mediatorem elektronowym, aby ułatwić przenoszenie elektronów do stałego drutu elektrodowego. Lakazy to jedne z niewielu oksydoreduktaz sprzedawanych jako katalizatory przemysłowe.

Aktywność w cieście pszennym

Lakazy mają potencjał do sieciowania polimerów spożywczych, takich jak białka i polisacharydy nieskrobiowe w cieście. W polisacharydach nieskrobiowych, takich jak arabinoksylany (AX), lakkaza katalizuje utleniające żelowanie feruloilowanych arabinoksylanów przez dimeryzację ich estrów ferulowych. Stwierdzono, że te wiązania krzyżowe znacznie zwiększają maksymalną wytrzymałość i zmniejszają rozciągliwość ciasta. Odporność została zwiększona ze względu na sieciowanie AX przez kwas ferulowy, co skutkuje silną siecią AX i glutenu. Chociaż wiadomo, że lakkaza sieciuje AX, pod mikroskopem stwierdzono, że lakkaza działała również na białka mąki. Utlenianie kwasu ferulowego na AX z wytworzeniem rodników kwasu ferulowego zwiększyło szybkość utleniania wolnych grup SH na białkach glutenowych, a tym samym wpłynęło na tworzenie wiązań SS pomiędzy polimerami glutenu. Lakaza jest również zdolna do utleniania tyrozyny związanej z peptydem, ale bardzo słabo. Ze względu na zwiększoną wytrzymałość ciasta wykazywało nieregularne tworzenie się pęcherzyków podczas garowania. Było to wynikiem tego, że gaz (dwutlenek węgla) został uwięziony w skorupie i nie mógł dyfundować (jak miałoby to normalnie) i powodować nienormalny rozmiar porów. Wytrzymałość i rozciągliwość były funkcją dawki, ale przy bardzo wysokich dawkach ciasto wykazywało sprzeczne wyniki: maksymalna odporność została drastycznie zmniejszona. Wysoka dawka mogła spowodować ekstremalne zmiany w strukturze ciasta, powodując niepełne tworzenie glutenu. Innym powodem jest to, że może naśladować nadmierne wymieszanie, powodując negatywny wpływ na strukturę glutenu. Ciasto traktowane lakkazą miało niską stabilność podczas dłuższego przechowywania. Ciasto stało się bardziej miękkie i jest to związane z mediacją lakazy. Mechanizm rodnikowy, w którym pośredniczy lakkaza, powoduje reakcje wtórne rodników pochodzących od FA, które powodują zerwanie wiązań kowalencyjnych w AX i osłabienie żelu AX.

Biotechnologia

Zdolność lakaz do degradacji różnych polimerów aromatycznych doprowadziła do badań nad ich potencjałem do bioremediacji i innych zastosowań przemysłowych. Laccases znalazły zastosowanie w produkcji win, a także w przemyśle spożywczym. Przeprowadzono również badania z wykorzystaniem lakkaz grzybowych i bakteryjnych do degradacji pojawiających się zanieczyszczeń . W szczególności wykazano, że lakazy mogą być stosowane do katalizowania degradacji i detoksykacji szerokiej gamy zanieczyszczeń aromatycznych , w tym barwników azowych , bisfenolu A i farmaceutyków .

Zobacz też

Bibliografia

Cytaty

Źródła ogólne

Zewnętrzne linki