- מאפיינים
- סיבובי ירקות
- מִבְנֶה
- מאפיינים
- פונקציות מטבוליות של אינברסות בצמחים
- פונקציות חשובות אחרות בצמחים
- ניצול תעשייתי של סיבובי מיקרואורגניזם
- הפניות
Invertase , הידוע גם בשם hydrolase פרוקטו β-fructofuranoside, A glycosyl hydrolase אנזים בשפע בטבע. הוא מסוגל לבצע הידרוליזה של הקשר הגליקוזידי בין שני המונוסכרידים המרכיבים את הסוכרוז, ומייצר את הסוכר "הפוך" גלוקוז ופרוקטוז.
הוא קיים במיקרואורגניזמים, בבעלי חיים וצמחים, אולם האנזימים הנחקרים ביותר הם אלו שמקורם בצמח ואלו של חיידקים ושמרים, שכן הם שימשו מודל למחקרים קינטיים חלוציים רבים בתחום האנזימולוגיה.
המבנה המולקולרי של האנזים Invertase של הצמח (מקור: ג'ווהאר סוומינתן וצוות MSD במכון הביואינפורמטיקה האירופי דרך ויקימדיה Commons)
Invertase משתתף בתגובה קטליטית המאפשרת שחרור של שאריות גלוקוזה, אשר בהתאם לצרכים הפיזיולוגיים של האורגניזם בו הוא בא לידי ביטוי, ניתן להשתמש בו כדי להשיג ATP ו- NADH. בעזרת זה ניתן לסנתז פוליסכרידים אחסון באברונים או ברקמות שונות, בין היתר.
סוג זה של אנזים משתתף גם בבקרת ההתמיינות והתפתחות התאית, מכיוון שהם מסוגלים לייצר מונוסכרידים שיש לצמחים תפקידים חשובים גם בוויסות ביטוי הגנים.
הם נמצאים בדרך כלל על קליפותיהם של פירות גפן, אפונה, צמחי אגס יפניים ושיבולת שועל. למרות שהאנזימים המנוצלים ביותר מבחינה מסחרית הם אלו של שמרים כמו S. cerevisiae ואלו של סוגים מסוימים של חיידקים.
מאפיינים
בטבע ניתן למצוא צורות שונות של אינברסיות וזה תלוי בעיקר באורגניזם שנחשב. בשמרים, למשל, ישנם שני סוגים של אינברזה: אינטרה-תאית או ציטוזולית וחוץ-תאי או פריפלזמה (בין דופן התא לקרום הפלזמה).
בחיידקים אינרטאזים מתפקדים בהידרוליזה של סוכרוז, אך כאשר הם מתמודדים עם ריכוזים גבוהים של מצע זה, הם מראים גם פעילות פרוקטוסילטרנספרזית, מכיוון שהם מסוגלים להעביר שאריות פרוקטוזיל לסוכרוזה.
מכיוון שאנזימים אלו יכולים לעבוד בטווחי pH רחבים מאוד, ישנם מחברים שהציעו לסווג אותם כ:
- חומצי (pH בין 4.5 ל 5.5)
- נייטרלים (pH קרוב ל 7)
- אלקליין (pH בין 6.5 ל- 8.0).
דיווחים על סיבובי אלקליין ברוב הצמחים ובציאנו-בקטריה, בעוד שבחיידקים יש אינרטאזים פעילים ב- pH ניטרלי ובסיסי.
סיבובי ירקות
בצמחים ישנם שלושה סוגים של אנזימי אינברזה, הנמצאים בתאים תת-תאים שונים ואשר בעלי מאפיינים ותכונות ביוכימיות שונות.
כמו כן, הפונקציות של כל סוג של אינברטאז שתוארו שונות, מכיוון שככל הנראה "מכוונות" דיסכרידים סוכרוזים למסלולי תא מסוימים בצמח.
לכן, על פי מיקומם התת-תאית, פתרונות ממקור צמחי יכולים להיות:
- אינוורטס Vacuolar
- פתיונות חוץ תאיים (בדופן התא)
- אינברטיות ציטוזוליות.
אינברטזות Vacuolar קיימות כשני איזופורמים מסיסים וחומציים בלומן של הוואקום, ואילו אינרטאזים "חוץ תאיים" הם חלבוני קרום היקפיים, הקשורים לקרום הפלזמה באמצעות אינטראקציות יוניות.
מכיוון שאינרטאזים וואטואולריים וגם חוץ-תאיים מזרזים את ההידרוליזה של סוכרוז החל משקעי פרוקטוז, הם נקראו ß-fructofuranosidases והוכח שהם פועלים גם על אוליגוסכרידים אחרים המכילים שאריות פרוקטוז-ß, כלומר, הם לא ספציפיים.
הסוג האחר של אינברציות צמחיות הוא האינווורטאזיות הציטוזוליות, הקיימות גם כשתי איזופורמות ניטראליות / אלקליות. אלה ספציפיים לסוכרוז ולא נחקרו היטב כמו שני האחרים.
מִבְנֶה
לרוב האינווורטאזיות שתוארו עד כה יש צורות דימריות ואפילו מולטימיות. החיסרות המונומריות היחידות הידועות הן אלה של חיידקים, ובאורגניזמים אלה יש משקל מולקולרי של 23 עד 92 kDa.
לאינרטאז'ים הוווואולריים והחוץ תאיים של צמחים יש משקולות מולקולריות בין 55 ל 70 kDa והרוב הם N-glycosylated. זה נכון לרוב האינווורטאזיות החוץ תאיות שנמצאות בטבע, הקשורות לפנים החיצוניות של קרום הפלזמה.
לאיזנוזימים שמרים יש משקולות מולקולריות גבוהות יותר במידת מה, נע בין 135 ל 270 kDa.
מחקרים אחרים שבוצעו עם אנזימים חיידקיים הראו כי לאנזימים אלו יש מרכז קטליטי עשיר במבנים מקופלים עם β.
מאפיינים
תלוי באורגניזם בו הם באים לידי ביטוי, אנזימי האינפרזה יכולים למלא תפקידים עקרוניים רבים, בנוסף להובלת סוכרים והידרוליזה של סוכרוז למונוזכרידים המרכיבים אותה. עם זאת, התפקודים הטבעיים הנסקרים ביותר הם מצמחים.
פונקציות מטבוליות של אינברסות בצמחים
סוכרוז, המהווה מצע לאנזים האינברטאז, הוא אחד הסוכרים המופקים בצמחים במהלך פוטוסינתזה, לאחר מכן מופחת פחמן דו חמצני, בנוכחות אור, ליצירת פחמימות ומים.
פחמימות אלה הן המקור העיקרי לאנרגיה ופחמן ברקמות צמחים שאינן פוטוסינתטיות וחייבים להיות מועברים בכלי הדם דרך הפלם ומהעלים, שהם האיברים הפוטוסינתטיים העיקריים.
בהתאם לאינברזה המעורבת, שאריות הגלוקוז והפרוקטוז המתקבלות מהידרוליזה של סוכרוז זה מופנות למסלולי חילוף חומרים שונים, שם הם מהווים את הדלק החיוני לייצור אנרגיה בצורה של ATP והפחתת הכוח בצורה של NADH.
פונקציות חשובות אחרות בצמחים
בנוסף להיותו קריטי להשגת אנרגיה מטבולית, אינרטאזים מהצומח משתתפים בבקרה של אוסמורגולציה ובגידול והתארכות של תאי צמחים.
זו תוצאה של עליית הלחץ האוסמוטי שנוצר על ידי הידרוליזה של סוכרוז, המייצרת שתי מולקולות פעילות אוסמוטיות חדשות: גלוקוז ופרוקטוז.
אם תיערך סקירה ביבליוגרפית, יהיה קל לוודא כי לאינפרזה מייחסים גם פונקציות במנגנוני ההגנה של צמחים הקשורים לפתוגנים.
נקבע כי אינורטאז הוא הקשר בין השפלה של פחמימות לתגובות לפתוגנים, מאחר ואנזים זה מספק את הסוכרים המגבירים את הביטוי של גנים הניתנים לעידוד סוכר, הקשורים בדרך כלל לביטוי של חלבונים הקשורים פתוגנים (יחסי ציבור, Pathogen Related).
ניצול תעשייתי של סיבובי מיקרואורגניזם
מאז התגליתה, התגובה המוזזמת על ידי אינרטאזים נוצלה מבחינה תעשייתית במגזרי מסחר רבים, כולל תעשיות מתבשלות ומאפיה.
באזור האוכל משתמשים באינסטראזות להכנת ג'לי וריבות, ממתקים, תוספות נוזליות או ממולאים בביסקוויטים ושוקולד. בנוסף, אחד היישומים הפופולאריים ביותר שלה הוא הייצור של סירופים, מאחר ואלה בעלי תכולת סוכר גבוהה יותר, אך אינם רגישים להתגבשות.
בתעשיית התרופות הם מועילים להכנת סירופ שיעול וטבליות סיוע לעיכול, כמו גם לסינתזה של פרוביוטיקה ופרה-ביוטיקה, תינוקות למזון לתינוקות ומזון לבעלי חיים (במיוחד לבקר ודבורים).
הם שימשו גם בתעשיית הנייר, לייצור קוסמטיקה, לייצור אלכוהול אתילי וחומצות אורגניות כמו חומצה לקטית ואחרות. פתרונות ממוצא צמחי מנוצלים גם לצורך סינתזה של גומי טבעי.
הפניות
- Kulshrestha, S., Tyagi, P., Sindhi, V., & Sharma, K. (2013). Invertase ויישומיו - סקירה קצרה. Journal of Pharmacy Research, 7, 792–797.
- לינקולן, ל., ועוד, ש '(2017). סיבובים חיידקיים: התרחשות, ייצור, אפיון ביוכימי, ומשמעות הטרנספרוקטוזילציה. כתב העת למיקרוביולוגיה בסיסית, 1-11.
- Oddo, LP, Piazza, M., & Pulcini, P. (1999). השקיעו פעילות בדבש. אפידולוגיה, 30, 57–65.
- Roitsch, T., & González, M. (2004). תפקוד ווויסות של חמצנות מהצומח: תחושות מתוקות. מגמות בצמח, 9 (12), 606–613.
- רויטש, ט., באליבריאה, אני, הופמן, מ., פרלס, ר., וסינהה, א.כ. (2003). Invertase תאיים: אנזים מטבולי מטרי וחלבון PR. Journal of Experimental Botany, 54 (382), 513–524.
- שטרום, א '(1999). תשקיעו. מבנים ראשוניים, תפקידים ותפקידים בפיתוח צמחים וחלוקת סוכריות. פיזיולוגיה של הצומח, 121, 1–7.