Lacasas egenskaper, struktur, funktioner

De husen, p-Dipenol: oxidorterad dioxygen eller bensendiol-syreoxiductas.

Det finns i de övre växterna, i vissa insekter, i bakterier och i praktiskt taget alla svampar som har studerats; Dess karakteristiska blå färg är en produkt av fyra kopparatomer fästa vid molekylen på dess katalytiska ställe.

Grafisk representation av molekylstrukturen hos en enzym lacasa (källa: Jawahar Swaminathan och MSD -personal vid European Bioinformatics Institute [Public Domain] via Wikimedia Commons)

Dessa enzymer beskrevs av Yoshida och kollaboratörer 1883, när de studerade trädharts Rhus vernicifera eller "lackträd" japanska, där det fastställdes att dess huvudfunktion var att katalysera polymerisation och depoleriseringsreaktioner av föreningar.

Mycket senare upptäcktes att dessa proteiner med enzymatisk aktivitet i svampar har specifika funktioner i mekanismerna för avlägsnande av toxiska fenoler från mediet där de växer, medan de är i växter är de involverade i syntetiska processer såsom lignifiering.

De vetenskapliga framstegen när det gäller studien av dessa enzymer tillät deras anställning på industriell nivå, där deras katalytiska kapacitet har använts, särskilt i sammanhanget av bioremediering, textileri, vid avlägsnande av färgämnen som tillämpas på textilier, i pappersindustrin, mellan andra.

De främsta orsakerna till att lacasas är så intressanta ur den industriella synvinkeln har att göra med det faktum att deras oxidationsreaktioner helt enkelt innebär minskning av molekylärt syre och vattenproduktion som ett sekundärt element.

[TOC]

Egenskaper

Lacasas -enzymer kan utsöndras eller vara i det intracellulära regionen, men detta beror på kroppen som studeras. Trots detta är de flesta av de analyserade enzymerna (med undantag för vissa proteiner från vissa svampar och insekter) extracellulära proteiner.

Kan tjäna dig: Protobiontes

Distribution

Dessa enzymer, som nämnts ovan, är främst i svampar, i övre växter, i bakterier och i vissa arter av insekter.

Bland de växter där deras existens har demonstrerats är äppelträd, sparris, potatis, päron, mango, persikor, tallar, plommon, bland andra. Insekter som uttrycker lacasor tillhör främst genrer Bombyx, Calliphora, Diploptera, Drosophila, Musca, Papilio, Rhodnius, och andra.

Svampar är de organismer som den mest lack och variation av lacaser har isolerats och studerats, och dessa enzymer finns i både ascomycetes och deuteromice och basidiomycetes.

Katalys

Reaktionen som Lacases katalyserar.

Resultatet av den katalytiska reaktionen är reduktionen av en syremolekyl till två vattenmolekyler och oxidation, samtidigt av fyra substratmolekyler för att producera fyra fria reaktiva radikaler.

Mellanhjälpande fria radikaler kan binda och bilda Dímeros, oligomerer eller polymerer, så det sägs att Lacasas katalyserar polymerisationsreaktioner och "depolimerisering".

Strukturera

Lacasas är glykoproteiner, det vill säga de är proteiner som har oligosackarider kovalent förenade till polypeptidkedjan, och dessa representerar mellan 10 och 50% av molekylens totala vikt (på grönsaksenzymerna kan procenten vara lite högre).

Kolhydratdelen av denna typ av protein innehåller monosackarider såsom glukos, galaktos, fukosa, arabin och vissa hexosaminer, och man tror att glykosylering har viktiga funktioner i utsöndring, proteolytisk känslighet, i aktivitet, kopparbevaring och termisk stabilitet hos proteinet.

I allmänhet finns dessa enzymer i naturen som monomerer eller homodimister och molekylvikten för varje monomer kan variera mellan 60 och 100 kDa.

Det katalytiska centrumet av lacasas består av fyra kopparatomer (Cu), som ger molekylen i allmänhet en blå färg på grund av den elektroniska absorptionen som sker i koppar-cobre bindningarna (Cu-Cu).

Kan tjäna dig: allometri

Vegetabiliska lacaser har isoelektriska punkter med värden nära 9 (ganska grundläggande), medan svampenzymer är mellan isoelektriska punkter på 3 och 7 (så de är enzymer som fungerar under sura förhållanden).

Isoenzymer

Många svampar som producerar lacaser har också isoformer av dessa, som kodas av samma gen eller av olika gener. Dessa isoenzymer skiljer sig från varandra när det gäller deras stabilitet, deras optimala pH och temperatur för att katalysera och när det gäller affinitet för olika typer av substrat.

Under vissa förhållanden kan dessa isoenzymer ha olika fysiologiska funktioner, men detta beror på arten eller tillståndet där det bor.

Funktioner

Vissa forskare har visat att lacasas är involverade i "sklerotiseringen" av nagelbanden i insekter och montering av sporer som är resistenta mot ultraviolett ljus i mikroorganismer av genren Bacill.

I växter

I växtorganismer deltar lacasas i bildningen av cellväggen, i processerna för lignifiering och "nackdel" (förlust eller upplösning av lignin); Och dessutom har de varit relaterade till vävnadsavgiftning genom att oxidera svampdödande fenoler eller inaktivering av fytoexiner.

I svampar

Betydligt rikligt i denna grupp av organismer, lacasas deltar i en mängd olika cell- och fysiologiska processer. Bland dem kan skyddet av de patogena svamparna i tanninerna och grönsaks "fytoexin" nämnas; Så det kan sägas att för svampar är dessa enzymer virulensfaktorer.

Lacasas har också funktioner i morfogenes och differentiering av resistensstrukturer och sporer av basidiomyceter, liksom i biologisk nedbrytning av lignin i svampar som försämrar vävnader av träiga arter.

Det kan tjäna dig: skillnader mellan vetenskap och teknik

Samtidigt deltar lacaser i bildandet av pigment i myceliet i immunsystemet för värdar infekterade med patogena svampar.

Inom industrin

Dessa speciella enzymer är industriellt anställda med flera syften, men de mest framstående motsvarar textil- och gränsindustrin och processerna för bioremediering och dekontaminering av avloppsvattenprodukt från andra industriella processer.

Punktligt används dessa enzymer ofta för oxidation av fenoler och deras derivat närvarande i förorenade vatten med industriavfall, vars katalysprodukter är olösliga (polymeriserade) och fällningar, vilket gör dem lätt att separera sig.

I livsmedelsindustrin har de också viss betydelse eftersom avlägsnande av fenolföreningar är nödvändig för stabilisering av drycker som vin, öl och naturliga juicer.

De används i kosmetikindustrin, i den kemiska syntesen av många föreningar, i bioremediering av jord och i nanobioteknologi.

De mest använda är lacasor från svampar, men nyligen har det fastställts att bakteriella lacasor har mer enastående egenskaper ur den industriella synvinkeln; De kan arbeta med den största variationen av underlag och vid mycket bredare temperatur och pH -intervall, förutom att de är mycket mer stabila framför hämmande medel.

Referenser

1. Claus, h. (2004). LACCASES: Struktur, reaktionioner, distribution. Mikron, 35, 93-96.
2. Couto, s. R., Luis, J., & Herrera, T. (2006). Industriella och biotekniska tillämpningar av LACCASES: En översyn. Bioteknik framåt, 24, 500-513.
3. Madhavi, V., & Lele, s. S. (2009). LACCASE: Egenskaper och applikationer. Biosoources, 4(4), 1694-1717.
4. Riva, s., Molecolare, r., & Bianco, V. M. (2006). LACCASES: Blå enzymer för grön kemi. Trender inom bioteknik, 24(5), 219-226.
5. Singh, s., Bindi, c., & Arunika, G. (2017). Bakteriell laccas: Nyligen uppdatering av produktion, egenskaper och industriella tillämpningar. Bioteknik, 7(323), 1-20.