laccases , P- 디 페놀 : 산화 환원 효소 벤젠 디올 디 옥시젠 산소 산화 환원 효소 , 또는, 옥시 "블루 구리 옥시"라는 효소 군에 속하는 효소이다.
그들은 고등 식물, 일부 곤충, 박테리아 및 연구 된 거의 모든 균류에 존재합니다. 그것의 특징적인 청색은 촉매 부위에서 분자에 부착 된 4 개의 구리 원자의 생성물이다.
Laccase 효소의 분자 구조에 대한 그래픽 표현 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 European Bioinformatics Institute의 Jawahar Swaminathan 및 MSD 직원)
이 효소는 1883 년 일본 Rhus vernicifera 나무 또는 "lacquer tree"의 수지를 연구했을 때 이들의 주요 기능이 화합물의 중합 및 해중합 반응을 촉매하는 것으로 밝혀 졌을 때 Yoshida et al.에 의해 설명되었습니다.
훨씬 나중에 곰팡이에서 효소 활성을 가진 이러한 단백질은 성장하는 환경에서 독성 페놀을 제거하는 메커니즘에서 특정 기능을 갖는 반면 식물에서는 갈화와 같은 합성 과정에 관여한다는 것이 발견되었습니다.
이러한 효소의 연구에 관한 과학적 진보는 촉매 능력이 사용 된 산업적 수준에서 사용을 가능하게했습니다. 기타.
laccases가 산업적 관점에서 흥미로운 이유는 산화 반응이 단순히 분자 산소의 감소와 2 차 원소로서 물의 생산을 포함한다는 사실과 관련이 있습니다.
형질
Laccase 효소는 세포 내 영역에서 분비되거나 발견 될 수 있지만 이것은 연구중인 유기체에 따라 다릅니다. 그럼에도 불구하고 분석 된 대부분의 효소 (특정 곰팡이 및 곤충의 일부 단백질 제외)는 세포 외 단백질입니다.
분포
위에서 논의한 바와 같이 이러한 효소는 주로 곰팡이, 고등 식물, 박테리아 및 일부 곤충 종에서 발견됩니다.
그 존재가 입증 된 식물 중에는 사과 나무, 아스파라거스, 감자, 배, 망고, 복숭아, 소나무, 자두 등이 있습니다. Laccase- 발현 곤충은 주로 Bombyx, Calliphora, Diploptera, Drosophila, Musca, Papilio, Rhodnius 등에 속합니다.
균류는 가장 많은 수의 다양한 락카 아제가 분리되고 연구 된 유기체이며, 이러한 효소는 자낭 균, 중 균균 및 담자균 모두에 존재합니다.
촉매 작용
락카 제에 의해 촉매되는 반응은 페놀, 방향족 화합물 또는 지방족 아민 그룹에 속할 수있는 기질 분자의 해당 반응성 라디칼에 대한 단일 전자 산화로 구성됩니다.
촉매 반응의 결과는 하나의 산소 분자가 2 개의 물 분자로 환원되고 동시에 4 개의 기질 분자가 산화되어 4 개의 반응성 자유 라디칼을 생성합니다.
중간 자유 라디칼은 결합하여 이량 체, 올리고머 또는 중합체를 형성 할 수 있습니다. 이것이 락카 제가 중합 및 "해중합"반응을 촉매한다고 말하는 이유입니다.
구조
Laccases는 당 단백질입니다. 즉, 폴리펩티드 사슬에 공유 결합 된 올리고당 잔기를 갖는 단백질이며, 이들은 분자 총 중량의 10 ~ 50 %를 나타냅니다 (식물 효소에서 백분율은 약간 더 높을 수 있음) .
이러한 유형의 단백질의 탄수화물 부분에는 포도당, 만노스, 갈락토스, 푸 코스, 아라비 노스 및 일부 헥 소사 민과 같은 단당류가 포함되어 있으며 글리코 실화는 분비, 단백질 분해 감수성, 활성, 구리 보유 및 단백질의 열 안정성.
이러한 효소는 일반적으로 모노머 또는 호모 다이머로 자연에서 발견되며 각 모노머의 분자량은 60 ~ 100kDa 사이에서 다양 할 수 있습니다.
laccases의 촉매 중심은 4 개의 구리 (Cu) 원자로 구성되며, 구리-구리 (Cu-Cu) 결합에서 발생하는 전자 흡수로 인해 분자가 일반적으로 파란색을 띠게됩니다.
식물성 laccases는 값이 9에 가까운 등전점을 가지며 (아주 염기성), 곰팡이 효소는 등전점 3과 7 사이에 있습니다 (따라서 산성 조건에서 작동하는 효소).
동위 효소
많은 laccase 생산 곰팡이는 또한 동일한 유전자 또는 다른 유전자에 의해 암호화되는 laccase isoforms를 가지고 있습니다. 이러한 동종 효소는 주로 안정성, 촉매 작용을위한 최적의 pH 및 온도, 다양한 유형의 기질에 대한 친 화성 측면에서 서로 다릅니다.
특정 조건에서 이러한 동종 효소는 다른 생리적 기능을 가질 수 있지만 이것은 종이나 그것이 사는 조건에 따라 다릅니다.
풍모
일부 연구자들은 laccases가 곤충의 큐티클의 "sclerotization"과 Bacillus 속의 미생물에서 자외선에 저항하는 포자의 집합에 관여한다는 것을 보여주었습니다.
식물에서
식물 유기체에서, laccases는 갈화 및 "제거"(리그닌의 손실 또는 분해 과정)에서 세포벽의 형성에 참여합니다. 또한 항진균 성 페놀의 산화 또는 피토 알렉 신의 비활성화를 통한 조직의 해독과 관련이 있습니다.
버섯에서
이 그룹의 유기체에서 현저하게 풍부한 락카 아제는 다양한 세포 및 생리적 과정에 참여합니다. 그중에서 우리는 타닌의 병원성 진균과 식물성“식물성 알렉 신”의 보호를 언급 할 수 있습니다. 따라서 곰팡이의 경우 이러한 효소가 독성 인자라고 할 수 있습니다.
Laccases는 또한 담자균의 저항성 및 포자 구조의 형태 형성 및 분화뿐만 아니라 나무가 우거진 식물 종의 조직을 분해하는 진균에서 리그닌의 생분해에도 기능을합니다.
동시에 laccases는 많은 균류의 균사체와 자실체에서 색소 형성에 참여하고 세포-세포 접착 과정, 균사를 결합하는 폴리 페놀“접착제”의 형성 및 회피에 기여합니다. 병원성 진균에 감염된 숙주의 면역 체계.
업계에서
이러한 특정 효소는 다양한 목적으로 산업적으로 사용되지만 가장 뛰어난 효소는 섬유 및 제지 산업과 다른 산업 공정에서 생성되는 폐수의 생물학적 정화 및 오염 제거에 해당합니다.
특히, 이러한 효소는 산업 폐기물로 오염 된 물에 존재하는 페놀 및 그 유도체의 산화에 자주 사용되며, 촉매 생성물은 불용성 (중합) 및 침전되어 쉽게 분리 할 수 있습니다.
와인, 맥주 및 천연 주스와 같은 음료의 안정화를 위해 페놀 화합물의 제거가 필요하기 때문에 식품 산업에서도 중요합니다.
그들은 화장품 산업, 많은 화합물의 화학적 합성, 토양 생물 정화 및 나노 생명 공학에 사용됩니다.
가장 널리 사용되는 것은 균류의 laccase이지만 최근에는 산업적 관점에서 세균성 laccase가 더 두드러진 특성을 갖는 것으로 확인되었습니다. 그들은 더 다양한 기질과 훨씬 더 넓은 온도 및 pH 범위에서 작동 할 수있을뿐만 아니라 억제제에 대해 훨씬 더 안정적입니다.
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