GLIKOZ OKSIDAZ: ÖZELLIKLERI, YAPISI, FONKSIYONLARI - BIYOLOJI - 2025

Glükoz oksidaz da β-D-glukoz olarak bilinen,: Oksijen 1-oksidoredüktaz, glukoz-1-oksidaz ya da sadece glikoz, glikoz oksidaz β-D-üreten, D-glukonolakton oksidasyonundan sorumlu bir oksidoredüktaz enzimi ve hidrojen peroksit.

1920'lerin sonunda Aspergillus niger mantarının özlerinde keşfedildi. Katalitik etkisi nedeniyle kalıcı hidrojen peroksit üretiminin patojenik mantar ve bakterilere karşı savunmada önemli işlevlere sahip olduğu mantar ve böceklerde varlığı kanıtlanmıştır.

Glikoz Oksidaz enziminin yapısının şematik (Kaynak Arcadian, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Şu anda, glikoz oksidaz, özellikle Aspergillus ve Penicillium cinsleri olmak üzere birçok farklı mantar kaynağından saflaştırılmıştır. Diğer substratları kullanabilmesine rağmen, β-D-glikozun oksidasyonu için oldukça seçicidir.

Düşük üretim maliyeti ve mükemmel stabilitesinden dolayı endüstriyel ve ticari bağlamlarda birden fazla kullanıma sahiptir.

Bu anlamda, bu enzim hem gıda üretim endüstrisinde hem de kozmetolojide, farmasötiklerde ve klinik teşhiste sadece katkı maddesi olarak değil, farklı solüsyonlar ve vücut sıvıları için bir biyosensör ve / veya analitik reaktif olarak kullanılmaktadır.

karakteristikleri

Glikoz oksidaz, glikoz, D-glukono--lakton ve hidrojen peroksitten üretmek için bir elektron alıcısı olarak moleküler oksijeni kullanan küresel bir flavoproteindir.

Hücresel bir sistemde, üretilen hidrojen peroksit, oksijen ve su üretmek için enzim katalaz tarafından tüketilebilir. Buna karşılık, bazı organizmalarda, D-glukonolakton, farklı işlevleri yerine getirebilen glukonik aside hidrolize edilir.

Şimdiye kadar tarif edilen glikoz oksidaz enzimleri, monosakaritleri ve diğer bileşik sınıflarını oksitleyebilir, ancak daha önce tartışıldığı gibi, D-glikozun anomeri için oldukça spesifiktirler.

3.5 ile 6.5 arasındaki asidik pH aralıklarında çalışırlar ve mikroorganizmaya bağlı olarak bu aralık önemli ölçüde değişebilir. Ayrıca, fungal glikoz oksidazlar, ortofosfatlara bağlanan üç tip proteinden biridir.

Diğer biyolojik katalizörler gibi bu enzimler, diğerleri arasında gümüş, bakır ve cıva iyonları, hidrazin ve hidroksilamin, fenilhidrazin, sodyum bisülfat dahil olmak üzere farklı moleküller tarafından inhibe edilebilir.

yapı

Glikoz oksidaz, her biri 80 kDa'lık iki özdeş monomere sahip, aynı gen tarafından kodlanan, iki disülfür köprüsü ile kovalent olarak bağlanan ve dinamizmi enzimin katalitik mekanizmasında yer alan dimerik bir proteindir.

Organizmaya bağlı olarak, homodimerin ortalama moleküler ağırlığı 130 ila 175 kDa arasında değişir ve her monomere kovalent olmayan bir bağ yoluyla, kataliz sırasında elektron taşıyıcı olarak işlev gören bir koenzim olan bir flavin adenin nükleotidi (FAD) eklenir. .

Monomerlerin yapısı

Doğada bulunan farklı glukozas oksidazların monomerlerinin analizi, bunların iki farklı bölgeye veya alana bölündüğünü ortaya çıkarır: biri FAD'ye bağlanan ve diğeri glikoza bağlanan.

FAD-bağlanma alanı, β-katlanmış tabakalardan oluşurken, glikoz-bağlama alanı, birkaç antiparalel P-katlanmış tabakayı destekleyen 4 alfa sarmalından oluşur.

Glikozilasyon

A. niger enzimi kullanılarak yapılan ilk çalışmalar, bu proteinin taze ağırlığının% 20'sinin amino şekerlerden oluştuğunu ve% 16-19'un karbonhidratlara karşılık geldiğini ve bunların% 80'inden fazlasının mannoz kalıntısı olduğunu ortaya koymuştur. proteine ​​N- veya O-glikosidik bağlarla bağlanır.

Bu karbonhidratlar kataliz için gerekli olmamasına rağmen, bu şekerli kalıntıların yok edilmesinin veya uzaklaştırılmasının proteinin yapısal stabilitesini azalttığına dair raporlar vardır. Bunun nedeni, bu karbonhidrat "katmanının" kendisine verdiği proteazlara karşı çözünürlüğü ve direnci olabilir.

Özellikleri

Mantarlarda ve böceklerde, tartışıldığı gibi, glikoz oksidaz, sürekli hidrojen peroksit üretimi yoluyla sabit bir oksidatif stres kaynağını muhafaza ederek patojenik mantarlara ve bakterilere karşı önemli bir savunma işlevi görür.

Glikoz oksidaz enziminin diğer genel işlevlerinden bahsetmek, onu ifade eden farklı organizmalarda çok özel yararları olduğundan, o kadar basit değildir. Örneğin arılarda hipofarengeal bezlerden tükürüğe salgılanması balın korunmasına katkıda bulunur.

Diğer böceklerde, yaşam döngüsünün aşamasına bağlı olarak, yutulan besinlerin dezenfekte edilmesinde ve bitkilerin savunma sistemlerinin baskılanmasında (örneğin fitofajöz böcekler söz konusu olduğunda) çalışır.

Birçok mantar için bu, ligninin bozunmasını teşvik eden hidrojen peroksit oluşumu için çok önemli bir enzimdir. Buna karşılık, diğer mantar türleri için yalnızca antibakteriyel ve mantar önleyici bir savunma sistemidir.

Sektördeki fonksiyonlar

Endüstriyel alanda, glikoz oksidaz, aralarında şunları belirleyebileceğimiz birçok şekilde istismar edilmiştir:

- Gıda ürünleri için antioksidan, koruyucu ve dengeleyici olarak çalıştığı gıda işleme sırasında katkı maddesi olarak.

- Antimikrobiyal ajan olarak çalıştığı süt türevlerinin korunmasında.

- Yumurta tozu üretimi sırasında glikozun giderilmesi ve mikroorganizmaların büyümesini engelleyen hidrojen peroksit üretimi için kullanılır.

- Düşük alkollü şarapların üretiminde de faydalıdır. Bunun nedeni, fermantasyon için kullanılan meyve sularında bulunan glikozu tüketebilmesidir.

- Glikoz oksidaz ile katalize edilen reaksiyonun ikincil ürünlerinden biri olan glukonik asit, tekstil ürünlerinin boyanmasında, metal yüzeylerin temizlenmesinde, gıda katkı maddesi olarak, deterjanlarda ve hatta ilaçlarda ve kozmetiklerde katkı maddesi olarak kullanılmaktadır.

Glikoz sensörleri

Glikoz oksidaz enziminin belirli bir destek üzerinde hareketsizleştirilmesine dayanan farklı koşullar altında glikoz konsantrasyonunun sayımı için çeşitli testler vardır.

Endüstride bu enzimi bir biyosensör olarak kullanan üç tip tahlil tasarlanmıştır ve aralarındaki farklar glikoz ve / veya oksijen tüketimi tespit sistemi veya hidrojen peroksit üretimiyle ilişkilidir.

Gıda endüstrisindeki kullanımlarına ek olarak, kan ve idrar gibi vücut sıvılarındaki glikoz miktarını belirlemek için glikoz biyosensörlerinden yararlanılır. Bunlar genellikle patolojik ve diğer fizyolojik durumların tespiti için rutin testlerdir.

Referanslar

1. Bankar, SB, Bule, M. V, Singhal, RS ve Ananthanarayan, L. (2009). Glikoz oksidaz - Genel bir bakış. Biyoteknoloji Gelişmeleri, 27 (4), 489–501.
2. Haouz, A., Twist, C., Zentz, C., Tauc, P. ve Alpert, B. (1998). Glikoz oksidaz enziminin dinamik ve yapısal özellikleri. Eur Biophys, 27, 19–25.
3. Raba, J. ve Mottola, HA (1995). Analitik Reaktif Olarak Glikoz Oksidaz. Analitik Kimyada Eleştirel İncelemeler, 25 (1), 1–42.
4. Wilson, R. ve Turner, A. (1992). Glikoz Oksidaz: ideal bir enzim. Biyosensörler ve Biyoelektronik, 7, 165–185.
5. Wong, CM, Wong, KH ve Chen, XD (2008). Glikoz oksidaz: doğal oluşum, işlev, özellikler ve endüstriyel uygulamalar. Appl Microbiol Biotechnol, 75, 927-938.