De de huizen, p-Difenol: dizuurstofoxidoreductases of benzeendiol-zuurstofoxidoreductases, zijn enzymen die behoren tot de groep van oxidase-enzymen die "blauwe koperoxidasen" worden genoemd.
Ze komen voor in hogere planten, in sommige insecten, in bacteriën en in praktisch alle onderzochte schimmels; zijn karakteristieke blauwe kleur is het product van vier koperatomen die op zijn katalytische plaats aan het molecuul zijn gehecht.
Deze enzymen werden beschreven door Yoshida en medewerkers in het jaar 1883, bij het bestuderen van de hars van de boom Rhus vernicifera of Japanse "lakboom", waarvan werd vastgesteld dat de belangrijkste functie ervan was om polymerisatie- en depolymerisatiereacties van verbindingen te katalyseren..
Veel later werd ontdekt dat deze eiwitten met enzymatische activiteit in schimmels specifieke functies hebben in de mechanismen voor het verwijderen van giftige fenolen uit de omgeving waarin ze groeien, terwijl ze in planten betrokken zijn bij synthetische processen zoals lignificatie..
Wetenschappelijke vooruitgang met betrekking tot de studie van deze enzymen maakte het gebruik ervan op industrieel niveau mogelijk, waar hun katalytische capaciteit is gebruikt, vooral in de context van bioremediatie, textiel, bij het verwijderen van kleurstoffen die op textiel worden aangebracht, in de papierindustrie, onder andere.
De belangrijkste redenen waarom laccasen zo interessant zijn vanuit industrieel oogpunt, hebben te maken met het feit dat hun oxidatiereacties eenvoudigweg de reductie van moleculaire zuurstof en de productie van water als secundair element omvatten..
Artikel index
Laccase-enzymen kunnen worden uitgescheiden of gevonden in het intracellulaire gebied, maar dit hangt af van het organisme dat wordt bestudeerd. Desondanks zijn de meeste geanalyseerde enzymen (met uitzondering van enkele eiwitten van bepaalde schimmels en insecten) extracellulaire eiwitten..
Deze enzymen worden, zoals hierboven besproken, voornamelijk aangetroffen in schimmels, hogere planten, bacteriën en sommige soorten insecten..
Onder de planten waarvan het bestaan is bewezen, zijn onder andere appelbomen, asperges, aardappelen, peren, mango's, perziken, dennen, pruimen. Insecten die laccase tot expressie brengen behoren voornamelijk tot de geslachten Bombyx, Calliphora, Diploptera, Drosophila, Musca, Papilio, Rhodnius, en anderen.
Schimmels zijn de organismen waaruit het grootste aantal en de grootste verscheidenheid aan laccases is geïsoleerd en bestudeerd, en deze enzymen zijn aanwezig in zowel ascomyceten als deuteromyceten en basidiomyceten..
De door laccasen gekatalyseerde reactie bestaat uit de mono-elektronische oxidatie van een substraatmolecuul, dat kan behoren tot de groep van fenolen, aromatische verbindingen of alifatische aminen, tot het overeenkomstige reactieve radicaal..
Het resultaat van de katalytische reactie is de reductie van één zuurstofmolecuul tot twee watermoleculen en tegelijkertijd de oxidatie van vier substraatmoleculen om vier reactieve vrije radicalen te produceren..
Tussenliggende vrije radicalen kunnen dimeren, oligomeren of polymeren binden en vormen, en daarom wordt gezegd dat laccases polymerisatie- en "depolymerisatie" -reacties katalyseren..
Laccases zijn glycoproteïnen, dat wil zeggen dat het eiwitten zijn die oligosaccharideresiduen hebben die covalent zijn gekoppeld aan de polypeptideketen, en deze vertegenwoordigen tussen 10 en 50% van het totale gewicht van het molecuul (in plantenzymen kan het percentage iets hoger zijn).
Het koolhydraatgedeelte van dit type eiwit bevat monosachariden zoals glucose, mannose, galactose, fucose, arabinose en sommige hexosaminen, en er wordt aangenomen dat glycosylering een belangrijke rol speelt bij uitscheiding, proteolytische gevoeligheid, activiteit, koperretentie en de thermische stabiliteit van het eiwit.
Over het algemeen worden deze enzymen in de natuur aangetroffen als monomeren of homodimeren en het molecuulgewicht van elk monomeer kan variëren tussen 60 en 100 kDa..
Het katalytische centrum van laccasen bestaat uit vier koperatomen (Cu), die het molecuul in het algemeen een blauwe kleur geven door de elektronische absorptie die plaatsvindt in de koper-koper (Cu-Cu) bindingen..
Plantaardige laccases hebben iso-elektrische punten met waarden dichtbij 9 (vrij basisch), terwijl schimmelenzymen tussen iso-elektrische punten van 3 en 7 liggen (het zijn dus enzymen die werken in zure omstandigheden).
Veel laccase-producerende schimmels hebben ook laccase-isovormen, die worden gecodeerd door hetzelfde gen of door verschillende genen. Deze iso-enzymen verschillen voornamelijk van elkaar in termen van hun stabiliteit, hun optimale pH en temperatuur om te katalyseren, en in termen van hun affiniteit voor verschillende soorten substraat..
Deze iso-enzymen kunnen onder bepaalde omstandigheden verschillende fysiologische functies hebben, maar dit hangt af van de soort of de toestand waarin het leeft..
Sommige onderzoekers hebben aangetoond dat laccasen betrokken zijn bij de "sclerotisering" van de cuticula bij insecten en de vorming van sporen die resistent zijn tegen ultraviolet licht in micro-organismen van het geslacht. Bacil.
In plantenorganismen nemen laccases deel aan de vorming van de celwand, aan de processen van verhouting en "delignificatie" (verlies of desintegratie van lignine); en bovendien zijn ze gerelateerd aan de ontgifting van weefsels door de oxidatie van antischimmelfenolen of de deactivering van fytoalexinen.
Laccases zijn aanzienlijk overvloedig aanwezig in deze groep organismen en nemen deel aan een verscheidenheid aan cellulaire en fysiologische processen. Onder hen kunnen we de bescherming van de pathogene schimmels van de tannines en de plantaardige "fytoalexines" noemen; dus kan worden gezegd dat deze enzymen voor schimmels virulentiefactoren zijn.
Laccasen hebben ook functies bij de morfogenese en differentiatie van de resistentie- en sporenstructuren van basidiomyceten, evenals bij de biologische afbraak van lignine in schimmels die weefsels van houtachtige plantensoorten afbreken..
Tegelijkertijd nemen laccasen deel aan de vorming van pigmenten in de mycelia en vruchtlichamen van veel schimmels en dragen ze bij aan celceladhesieprocessen, bij de vorming van de polyfenolische "lijm" die schimmeldraden bindt, en bij het ontwijken van het immuunsysteem. systeem van gastheren geïnfecteerd met pathogene schimmels.
Deze specifieke enzymen worden industrieel gebruikt voor verschillende doeleinden, maar de meest opmerkelijke komen overeen met de textiel- en papierindustrie en met de bioremediatie en decontaminatie van afvalwater geproduceerd door andere industriële processen..
In het bijzonder worden deze enzymen vaak gebruikt voor de oxidatie van fenolen en hun derivaten die aanwezig zijn in water dat verontreinigd is met industrieel afval, waarvan de katalyseproducten onoplosbaar (gepolymeriseerd) en neerslaan, waardoor ze gemakkelijk te scheiden zijn..
In de voedingsindustrie hebben ze ook enig belang, aangezien het verwijderen van fenolische verbindingen noodzakelijk is voor het stabiliseren van dranken zoals wijn, bier en natuurlijke sappen..
Ze worden gebruikt in de cosmetica-industrie, bij de chemische synthese van veel verbindingen, bij bodemsanering en in de nanobiotechnologie..
De meest gebruikte zijn laccase van schimmels, maar recentelijk is vastgesteld dat bacterieel laccase meer prominente kenmerken heeft vanuit industrieel oogpunt; Ze zijn in staat om te werken met een grotere verscheidenheid aan substraten en bij veel bredere temperatuur- en pH-bereiken, en zijn bovendien veel stabieler tegen remmende stoffen.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.