글루카나아제

Glucanase
글루카나아제
5gy3 chain-A endoglucanase Cel10 from Klebsiella pneumoniae.jpg
Klebsiella permoniae에서 추출한 내설 루카나아제 Cel10의 3D 결정 구조.
식별자
EC 번호3.2.1.
CAS 번호.9015-78-5
데이터베이스
인텐츠IntEnz 뷰
브렌다브렌다 입력
엑스퍼시나이스자이메 뷰
케그KEG 입력
메타사이크대사통로
프리암프로필
PDB 구조RCSB PDB PDBe PDBsum
글루카나아제
식별자
기호엥1p
CAS 번호9015-78-5
PDB5GY3
RefSeqWP_012967086.1
유니프로트A0A0J4VP90

글루카나제는 다당체를 가수분해를 통해 분해하는 효소다. 가수분해반응의 산물은 글루칸이라고 불리는데, 글루코시드 결합과 함께 최대 1200개의 포도당 단층체로 이루어진 선형 다당류다당류다당류다.[1] 글루칸은 보리, 호밀, 수수, 쌀, 밀과 같은 곡물의 내복 세포벽에 풍부하다.[1] 글루카나제는 또한 리세나, 하이드롤라제, 글리코시다제, 글리코실 하이드롤라제 및/또는 라미나리나제라고도 한다.[1] 많은 종류의 글루카나제는 아미노산 염기서열은 유사하지만 기판은 매우 다르다.[1] 알려진 엔도-글루카나제 중 1,3-1,4-β-글루카나제가 가장 활성도가 높은 것으로 평가된다.[1]

구조

β-glucanases

β-글루카나제의 2차 구조와 3차 구조는 복수의 β-시트 적재를 포함하며, 각 구조물은 효소의 활성 부위를 가로질러 구부러지고 구획을 형성하는 여러 개의 반병렬 가닥으로 이루어져 있다.[1] 이런 형태의 구조물은 "젤리 롤 폴드"라고 불려왔다.

일부 일반적인 β-글루카나제

α-glucanases

효소-하향 복합체의 기능 형성은 유도 적합 메커니즘에 의해 지시된다.[1]

효소 작용의 메커니즘

글루카나제의 주요 기능은 다당류에서 당질 결합의 가수분해를 촉진하는 것이다. 이 기능은 매우 구체적이지 않으며, 효소는 대부분 존재하는 결합의 종류와 α 또는 β- 구성에 의해 기판을 구별한다.[3]

1953년, D. E. Koshland 박사는 이 효소 작용을 위한 이중 변위 메커니즘을 제안했다.[4] 그가 제안한 메커니즘의 첫 번째 단계는 기질 농도와 무관한 속도 제한 단계로서 아미노산 핵소포체와 산/기성 촉매를 포함한다.[4] 이 단계에서, 산 잔류물의 도움을 받아, 핵소피는 아글리콘을 대체하고 공밸런트 글리코실-엔자임 중간을 형성한다.[4][1] 두 번째 단계는 산 촉매의 결합 베이스에 의해 보조되는 물 분자를 포함하며, 분자의 비정상적인 구성을 유지하면서 자유당을 렌더링한다.[1]

글루카나제는 또한 트랜스글리코실레이션을 촉진하여 공여자와 수용자 사카라이드 사이에 새로운 β-글리코시디드 결합을 일으킬 수 있다.[1] 가수분해 반응과 동일한 영역-및 스테레오 특이성을 갖는 이 반응은 가수분해(응축으로 알려져 있음)의 직접적인 역전이나 글리코실 공여 기질의 운동 조절을 포함한다.[1]

글루카나아제 효소는 물을 사용하는 큰 다당류에서 글루코사이드 결합의 갈라짐을 촉진하여 더 작고 더 용해성 다당류를 만들어 낸다. 이 과정은 응결을 통해 되돌릴 수 있다.

미생물 발생과 농업의 의의

미생물 생산

대장균, 바실러스 spp 등 세균은 환경으로부터 다당체를 분해해 에너지원으로 사용하기 위해 1,3-1,4-β-글루카나스를 생산한다.[1] 이러한 박테리아 글루카나제는 식물 글루카나아제 1차, 2차 또는 3차 구조와 유사성 또는 관계를 공유하기 때문에 수렴 진화의 한 예다.[1] 글루카나아제 역시 초식동물의 소화관에서 발견된 트리코더마하르지아눔, 사카로마이오스 세레비시아아, 혐기성 곰팡이 오르피노미케스, 네오칼리마스티기코타 등의 곰팡이에 의해 분비되는 것으로 밝혀졌다.[1][5][6] T. 하르지아눔은 곰팡이균으로도 사용되는데, β-글루아나아제들이 마이코파라시틱 공격을 통해 식물성피질성 균을 가수 분해하는 능력과 관련이 있다.[6]

맥주와 와인

보리 1,3-1,4-β-글루카나제는 기형 시 발열 불활성화되며, 이는 고분자량 글루칸의 축적을 유발할 수 있으며, 이는 결국 추출물 수율 감소, 저여과율, 심지어 완제품에서 젤라틴성 침전물까지 초래할 수 있다. 치료제로는 내열성 세균 1,3,1,4-β-글루카나제가 첨가된다.[1]

와인의 노화 과정 중 특히 마이크로옥시겐이 있는 리에서 노화했을 때 신학적 관행에 사용된다. 효소는 다당류와 마노프로테인을 방출하기 위해 효모세포의 자동분해를 돕는데, 이것은 와인의 색과 질감을 돕는 것으로 여겨진다.

가축 사료

닭과 돼지를 위한 사료용 β-글루카나제는 보리 기반 식단의 소화성을 향상시키는 것으로 밝혀졌다.[1]

참조

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q Planas A (December 2000). "Bacterial 1,3-1,4-beta-glucanases: structure, function and protein engineering". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Protein Structure and Molecular Enzymology. 1543 (2): 361–382. doi:10.1016/s0167-4838(00)00231-4. PMID 11150614.
  2. ^ Attigani A, Sun L, Wang Q, Liu Y, Bai D, Li S, Huang X (December 2016). "The crystal structure of the endoglucanase Cel10, a family 8 glycosyl hydrolase from Klebsiella pneumoniae". Acta Crystallographica. Section F, Structural Biology Communications. 72 (Pt 12): 870–876. doi:10.1107/S2053230X16017891. PMC 5137463. PMID 27917834.
  3. ^ "DMS35_22185 - Glucanase - Klebsiella variicola - DMS35_22185 gene & protein". www.uniprot.org. Retrieved 2021-11-02.
  4. ^ a b c Koshland DE (1953). "Stereochemistry and the Mechanism of Enzymatic Reactions". Biological Reviews. 28 (4): 416–436. doi:10.1111/j.1469-185X.1953.tb01386.x. S2CID 86709302.
  5. ^ Baladrón V, Ufano S, Dueñas E, Martín-Cuadrado AB, del Rey F, Vázquez de Aldana CR (October 2002). "Eng1p, an endo-1,3-beta-glucanase localized at the daughter side of the septum, is involved in cell separation in Saccharomyces cerevisiae". Eukaryotic Cell. 1 (5): 774–786. doi:10.1128/EC.1.5.774-786.2002. PMC 126745. PMID 12455695.
  6. ^ a b de Marco JL, Felix CR (January 2007). "Purification and characterization of a beta-Glucanase produced by Trichoderma harzianum showing biocontrol potential". Brazilian Archives of Biology and Technology. 50: 21–29. doi:10.1590/S1516-89132007000100003.

참고 항목