的漆酶,对-二酚:氧化还原酶分子氧苯二酚氧氧化还原酶 , 或,是属于该组的酶称为氧化酶“蓝铜氧化酶”的酶。
它们存在于高等植物,某些昆虫,细菌以及几乎所有已研究的真菌中。它的特征性蓝色是四个铜原子在分子催化位点连接的产物。
漆酶的分子结构的图形表示(来源:Jawahar Swaminathan和欧洲生物信息学研究所的MSD员工通过Wikimedia Commons)
这些酶由Yoshida等人在1883年描述,当时他们在研究Rhus vernicifera树或日本“漆树”的树脂时,确定它们的主要功能是催化化合物的聚合和解聚反应。
后来,人们发现在真菌中,这些具有酶促活性的蛋白质在从其生长环境中去除有毒酚的机制中具有特定功能,而在植物中则参与了木质化等合成过程。
关于这些酶的研究的科学进步使得它们可以在工业水平上使用,其中已经利用了它们的催化能力,尤其是在生物修复,纺织品,造纸中的染料去除方面。其他。
从工业的角度来看,漆酶如此有趣的主要原因与以下事实有关:漆酶的氧化反应仅涉及分子氧的还原和水作为次要元素的产生。
特点
漆酶可以在细胞内区域分泌或发现,但这取决于所研究的生物。尽管如此,大多数分析的酶(某些真菌和昆虫的某些蛋白质除外)是细胞外蛋白质。
分配
如上所述,这些酶主要存在于真菌,高等植物,细菌和某些昆虫种类中。
在已经证明其存在的植物中,有苹果树,芦笋,土豆,梨,芒果,桃子,松树,李子等。表达漆酶的昆虫主要属于Bombyx,Calliphora,Diploptera,Drosophila,Musca,Papilio,Rhodnius等。
真菌是从中分离和研究了最大数量和种类的漆酶的生物,这些酶同时存在于子囊菌,氘代菌种和担子菌类中。
催化
漆酶催化的反应由底物分子的单电子氧化组成,该底物分子可以属于酚类,芳族化合物或脂族胺类,并与其对应的反应性自由基结合。
催化反应的结果是将一个氧分子还原为两个水分子,并同时氧化四个底物分子以产生四个反应性自由基。
中间自由基可以结合并形成二聚体,低聚物或聚合物,这就是为什么漆酶被认为可以催化聚合和“解聚”反应的原因。
结构体
漆酶是糖蛋白,也就是说,它们是具有与多肽链共价连接的寡糖残基的蛋白,它们占分子总重量的10%至50%(在植物酶中,百分比可能会更高) 。
这类蛋白质的碳水化合物部分包含单糖,例如葡萄糖,甘露糖,半乳糖,岩藻糖,阿拉伯糖和一些己糖胺,并且糖基化被认为在分泌,蛋白水解敏感性,活性,铜保留和蛋白质的热稳定性。
这些酶通常在自然界中以单体或同二聚体的形式发现,每种单体的分子量可在60至100 kDa之间变化。
漆酶的催化中心由四个铜(Cu)原子组成,由于在铜-铜(Cu-Cu)键中发生电子吸收,因此该分子通常为蓝色。
蔬菜漆酶的等电点值接近9(相当碱性),而真菌酶的等电点介于3和7之间(因此它们是在酸性条件下起作用的酶)。
同工酶
许多产生漆酶的真菌也具有漆酶同工型,它们由相同的基因或不同的基因编码。这些同工酶的主要区别在于它们的稳定性,最适的pH和催化温度以及它们对不同类型底物的亲和力。
在某些条件下,这些同工酶可以具有不同的生理功能,但这取决于其生存的物种或条件。
特征
一些研究人员表明,漆酶参与了昆虫表皮的“硬化”和芽孢杆菌属微生物中抗紫外线的孢子的组装。
在植物中
在植物生物中,漆酶在木质化和“木质素化”(木质素的损失或分解)过程中参与细胞壁的形成。而且,它们与通过抗真菌酚的氧化或植物抗毒素的失活与组织的解毒有关。
在蘑菇中
漆酶在这组生物中非常丰富,参与各种细胞和生理过程。其中我们可以提到对单宁病原真菌和植物“植物抗毒素”的保护。因此可以说,对于真菌而言,这些酶是致病因子。
漆酶还在担子菌的抗性和孢子结构的形态发生和分化以及木质素在降解木本植物物种组织的真菌中的生物降解中具有功能。
同时,漆酶参与许多真菌的菌丝体和子实体中色素的形成,并促进细胞与细胞的粘附过程,结合菌丝的多酚“胶”的形成以及逃逸。感染病原真菌的宿主的免疫系统
在行业中
这些特殊的酶在工业上用于各种目的,但是最杰出的酶对应于纺织和造纸工业以及其他工业过程产生的废水的生物修复和去污。
具体地说,这些酶常用于氧化被工业废料污染的水中的苯酚及其衍生物,它们的催化产物是不溶的(聚合的)和沉淀,这使其易于分离。
在食品工业中,它们也具有一定的重要性,因为去除酚类化合物对于稳定酒,啤酒和天然果汁等饮料是必不可少的。
它们用于化妆品工业,许多化合物的化学合成,土壤生物修复和纳米生物技术中。
最广泛使用的是来自真菌的漆酶,但是最近已经确定,从工业角度来看,细菌漆酶具有更突出的特性。它们能够与更多种类的底物一起工作,并在更宽的温度和pH范围内工作,并且对抑制剂的稳定性更高。
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