Неопулуланаза - Neopullulanase

Неопулуланаза
Neopulullanase ribbon rendering.png
Көрінісі Термоактиномизиялық вульгарис димерлі құрылымды көрсететін неопулулланаза.[1]
Идентификаторлар
EC нөмірі3.2.1.135
CAS нөмірі119632-58-5
Мәліметтер базасы
IntEnzIntEnz көрінісі
БРЕНДАBRENDA жазбасы
ExPASyNiceZyme көрінісі
KEGGKEGG кірісі
MetaCycметаболизм жолы
PRIAMпрофиль
PDB құрылымдарRCSB PDB PDBe PDBsum

Неопулуланаза (EC 3.2.1.135, Пулуланаза II) болып табылады фермент туралы альфа-амилаза отбасы жүйелік атауы Пулулан 4-D-глюкогидролаза (паноз түзетін).[2] Бұл фермент негізінен катализдер келесісі химиялық реакция Пулуланның альфа-1,4-глюкозидтік байланысын үзу арқылы:

Гидролиз Пулулан паноздау (6-альфа-D-глюкозилмалтоза)

Панозға қосымша өндірілген аралық өнімдердің альфа-1,4- және альфа-1,6-глюкозидтік байланысының бұзылуы панозаның одан әрі көп мөлшерін тудырады. мальтоза және глюкоза.[2]

Құрылым

Неопулуланаз - бұл а күңгірт бірдей мономерлік суббірліктер, әрқайсысында төрт басқа домендер (N, A, B, C), олар басқа крахмал гидролазаларымен, яғни альфа-амилазамен, жоғары консервіленген, Пулуланаз, цикломалтодекстрин глюканотрансфераза, және 1,4-альфа-D-глюканның тармақталатын ферменті (сонымен бірге гликогеннің тармақталу ферменті ).[3] Осы ферменттер сияқты әр мономерде ан белсенді сайт а шеңберіндегі карбоксил-терминалда TIM баррелі (сонымен қатар альфа / бета баррель деп аталады), сегіз сыртқы альфа-спиральмен байланысқан сегіз параллель бета-жіптерден тұратын альфа / бета ақуыз қатпар құрылымы.[1]

Бұл консервіленген құрылымдық домен барлық белоктардың шамамен 10% -ында болады деп болжануда және эволюциялық түрде неопулуланазаны және осыған ұқсас крахмал гидролазаларын ферменттердің анағұрлым үлкен отбасыларымен байланыстыруы мүмкін, дегенмен доменнің жалпы тегі түпкілікті болмауына байланысты талқыланады. гомология.[4]Неопулуланазада баррель А доменінде орналасқан, оның белсенді учаскесі А доменімен, бір мономердің доменімен екінші мономердің доменін орналастырады. Нәтижесінде басқа альфа-амилаза ферменттеріне қарағанда белсенді емес учаске тар болады, олар димерленбейді және оның альфа-1,4- және альфа-1,6-глюкозидтік байланыстарды гидролиздеу қабілетіне ықпал етеді.[5]

Механизм

Пулуланның панозға дейінгі гидролизі үш катализденеді амин қышқылы гликозидтік байланысты үзетін неопулуланазаның белсенді аймағындағы қалдықтар: біреуі глутамат және екі аспартаттар.[6] Гликозидті оттегі алдымен протонға түседі карбоксил тобы глютаматтың қалдықтары (TAA Glu-230) жалпы қышқылдың катализі арқылы. Пулуланның С1 көміртегіне нуклеофильді аспартат қалдықтары әсер етеді (TAA Asp-206). The карбоксилат екінші аспартат қалдықтарының тобы (TAA Asp-297) судың іргелес молекуласын депротонирлейді гидроксид ионы ол С1 көміртегінде гидроксилденеді. Сонымен қатар, бұл реакция бөлінген гликозидті оттегімен протонданған кезде пайда болуы мүмкін. гидроксилдену.

Папуланның ыдырауының панозды және мальтозалы аралық гидролизін катализдейтін неопулуланазаның механизмі.[6]

Неопулуланаздың катализіне жауап беретін үш қалдық альфа-амилаза тұқымдасының ферменттерінде үнемі болады.[6] Бұл қалдықтардың неопулуланаздағы мутациясы ферменттік белсенділіктің толық жоғалуына әкеледі.

Альфа-амилаза ферменттерінің көпшілігі өздерінің субстраттарында альфа-1,4-байланыстарын ғана үзетін болса, неопулуланаза қосымша альфа-1,6-байланыстарын үзіп тастайды.[6] Ферменттердің димерлі құрылымы нәтижесінде пайда болған активтер учаскесінің тарлығынан басқа, бұл қосымша функционалдылықты екі жағдай жеңілдетеді деп ойлайды гистидин мен өзара әрекеттесетін қалдықтар (TAA His-122 және TAA His-296) гликан бөлінетін байланыс. Бұл гистидиндер басқа альфа-амилаза ферменттерінде болғандықтан, функционалдық айырмашылық өтпелі күйдің тұрақтану энергиясының қосындыларынан іргелес қалдықтардың бүйір тізбектерінен әр түрлі өзгеріп отыратын энергия үлестерінің айырмашылығынан туындайды деп ойлайды.

Бұл неопулуланазаның пульуланның көп сатылы ыдырауына мүмкіндік береді. Фермент алдымен альфа-1,4-глюкозидтік байланыстарды селективті түрде гидролиздейді, пулуланның альфа-1,6-глюкозидтік байланысының азайтылмайтын жағында паноз және паноз бар аралық өнімдер түзеді. Осы аралық өнімдерде олардың альфа-1,4- және альфа-1,6-глюкозидтік байланыстары гидролизденіп, мальтоза мен глюкозаның аз мөлшерімен бірге қосымша паноз түзеді.

Биологиялық функция

Крахмалдан шығарылатын Пулулан - бұл а полисахарид полимер қайталаудан тұрады мальтотриоз бірлік. Бұл жасушадан қорғаныш әсерін береді құрғау ылғалдылығы төмен ортада.[7]

Неопулуланазаның болуы жасушаларға қажет емес немесе артық пулуланды панозды, мальтозадағы және глюкозадағы бөлшектеу арқылы қайта өңдеуге мүмкіндік береді, содан кейін олар крахмалға айналуы немесе энергия өндіруге жұмсалуы мүмкін.

Өнеркәсіптік маңыздылығы

Қазіргі уақытта ешқандай өндірістік процестерде жұмыс істемейтін болса да, өндіріс әдісі изомальтоолигосахарид сиропты қолдану Bacillus stearothermophilus неопуллазаның альфа-1-6-глюкозидті байланысының тармақталған олигосахаридтерінің гидролизін катализдейтін қабілетін пайдаланып, неопулулаза ұсынылды.[8] Изомальтоолигосахаридті сироп негізінен тағамдық талшықтың көзі ретінде пайдаланылғанымен, сонымен қатар сахарозаның орнына тіс тақтасының жиналуын төмендететін төмен калориялы тәттілендіргіш ретінде қолданылады.[9]

Бұл процесс қазіргі кезде кең таралған өндірістік процеске қарағанда қарапайым, ол төрт ферменттің (альфа-амилаза, пулулананазаның, бета-амилаза, және альфа-D-глюкозидаза ) және тек крахмалдан изомальтоолигосахаридтердің 40% шығуына қол жеткізеді. Иммобилизденген неопулуланазды буферлі крахмал ерітіндісіне батырып, инкубациялағанда изомальтоолигосахаридтер ерітіндісі 40% -дан сәл асады. Кірісті одан әрі шамамен 60% -ға дейін арттыру үшін, неопулуланаза крахмалды пулунан мен басқа олигосахаридтерге қарағанда тиімділігі төмен гидролиздейді, алфа-амилазаны сахарландыратын Bacillus subtilis ерітіндіге қосылуы мүмкін.[8]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б Охтаки, А; Мизуно, М; Тонозука, Т; Сакано, У; Kamitori, S (2004). «Thermoactinomyces vulgaris R-47 альфа-амилаза 2-нің акарбоза және циклодекстриндермен күрделі құрылымдары субстратты танудың көп механизмін көрсетеді». J Biol Chem. 279 (30): 31033–40. дои:10.1074 / jbc.M404311200. PMID  15138257.
  2. ^ а б Иманака Т, Курики Т (қаңтар 1989). «Пиллуланға Bacillus stearothermophilus неопулуланазаның әсер ету үлгісі». Бактериология журналы. 171 (1): 369–74. дои:10.1128 / jb.171.1.369-374.1989. PMC  209598. PMID  2914851.
  3. ^ Таката, Н; Курики, Т; Окада, С; Такесада, Y; Иизука, М; Минамиура, Н; Иманака, Т (1992). «Неопулуланазаның әрекеті. Неопулуланаза альфа- (1 ---- 4) - және альфа- (1 ---- 6) -глюкозидтік байланыста гидролиздеуді де, трансгликозилденуді де катализдейді». J Biol Chem. 267 (26): 18447–52. PMID  1388153.
  4. ^ Мадан Бабу, М. «TIM баррелін талдау». MRC молекулалық биология зертханасы. Анна университеті. Алынған 5 наурыз 2018.
  5. ^ Hondoh H, Kuriki T, Matsuura Y (7 ақпан 2003). «Bacillus stearothermophilus Neopullulanase үш өлшемді құрылымы мен субстрат байланысы». Өсімдіктердің молекулалық биологиясы. Молекулалық биология журналы, 326 том, 1 басылым, 177-188 бб. 25: 141–157. дои:10.1007 / BF00023233.
  6. ^ а б c г. Свенссон, Берт (мамыр 1994). «Α-амилаза тұқымдастарындағы ақуыздар инженериясы: каталитикалық механизм, субстраттың ерекшелігі және тұрақтылығы». Өсімдіктердің молекулалық биологиясы. 25 (2): 141–157. дои:10.1007 / BF00023233.
  7. ^ Rehm B.H.A (2009). Биополимерлер мен полимерлердің микробтық өндірісі. Caister Academic Press. б. 230.
  8. ^ а б Курики, Т; Янасе, М; Таката, Н; Такесада, Y; Иманака, Т; Окада, С (1993). «Неопулуланазаның трансгликозилдену реакциясын қолдану арқылы изомальто-олигосахаридті сироп өндірудің жаңа тәсілі». Appl Environ Microbiol. 59 (4): 953–9. PMC  202222. PMID  16348919.
  9. ^ Минами, Т; Мики, Т; Фудзивара, Т; Кавабата, Шигетада; Изумитани, А; Оошима, Т; Собуэ, С; Хамада, Шериф (1989). «[In vitro және егеуқұйрықтар эксперименттеріндегі изомалтолигосугардың (IMOS) кариес-индукциялық белсенділігі]. Shōni shikagaku zasshi». Жапондық педодонтия журналы. 27: 1010–7.

Сыртқы сілтемелер