Jak właściwie wyglądają enzymy?
Enzymy to aktywne katalitycznie wielofunkcyjne białka, które zbudowane są z aminokwasów. Podstawową strukturą białka jest jego sekwencja aminokwasowa, podczas gdy struktura trzeciorzędowa (Rysunek 1) jest globalną strukturą przestrzenną łańcucha polipeptydowego. Ta struktura przestrzenna odpowiada za mechanizm wiązania i reakcję katalityczną w tzw. centrum aktywnym. Region katalityczny zawiera różną liczbę aktywnych reszt aminokwasowych oraz częściowo (nie zawsze) tzw. kofaktory. Enzymy mogą np. katalizować reakcje kwasowo-zasadowe, otwierać lub zamykać wiązania kowalencyjne, czy też rozwijać oddziaływania elektrostatyczne. Ułatwia to enzymom katalizowanie bardzo szerokiego zakresu reakcji. W związku z tym Międzynarodowa Unia Biochemii i Biologii Molekularnej (IUBMB) sklasyfikowała różne enzymy ze względu na typ reakcji, którą wywołują. Właściwie klasyfikacja ta obejmuje siedem głównych klas enzymów, które są pogrupowane przez klasy EC:
| – EC 1.-.-.-.-: Oksydoreduktazy
– EC 2.-.-.-: Transferazy – EC 3.-.-.-: Hydrolazy – EC 4.-.-.-: Liazy |
– EC 5.-.-.-: Izomerazy
– EC 6.-.-.-: Ligazy – EC 7.-.-.-: Translocases |
Enzymy jako biokatalizatory oferują pewne korzyści dla zrównoważonego przemysłu chemicznego, takie jak łagodne warunki reakcji, biodegradowalność, wysoka selektywność, a zatem niskie tworzenie produktów ubocznych. Są one już szeroko stosowane w przemyśle spożywczym, tekstylnym, czyszczącym i detergentowym, chemicznym i farmaceutycznym. W celu zwiększenia zrównoważonego rozwoju w tych gałęziach przemysłu stale poszukuje się nowych enzymów o właściwościach dostosowanych do potrzeb. Główny nacisk kładziony jest na identyfikację nowych enzymów o szerokim spektrum substratów i produktów, wysokiej stabilności wobec ekstremalnych temperatur i wartości pH, jak również zwiększonej trwałości.
Potencjał enyzmów i jego zastosowanie w SUSBIND
Enzymy są w stanie katalizować wiele różnych reakcji. Dlatego, naszym zdaniem, mają one ogromny potencjał do wykorzystania w różnych dziedzinach przemysłu. Rosnąca wiedza na temat funkcji enzymów i wynikające z niej możliwości inżynierii i optymalizacji tych enzymów przyczynią się również do dalszego rozwoju ekonomicznych procesów opartych na enzymach. W ramach projektu SUSBIND, enzymy są wybierane z różnych klas EC. Enzymy te będą stosowane np. do modyfikacji lipidów i będą dalej optymalizowane poprzez inżynierię białek.
Autor:
Dr.-Ing. Fabian Haitz,
Research associate at
Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB,
https://www.igb.fraunhofer.de/en.html
Współpracownik naukowy.