치티나아제

Chitinases (chitodextrinase, 1,4-beta-poly-N-acetylglucosaminidase, poly-beta-glucosaminidase, beta-1,4-poly-N-acetyl glucosamidinase, poly[1,4-(N-acetyl-beta-D-glucosaminide)] glycanohydrolase, (1->4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucan glycanohydrolase) are hydrolytic enzymes that break down glycosidic bonds in chitin.^[1]

키틴은 일부 동물( 연체동물과 절지동물 포함)의 곰팡이와 외골격계 원소의 세포벽의 구성요소인 만큼 키틴은 일반적으로 자신의 키틴을^[2] 재구성하거나 곰팡이나 동물의 키틴을 녹여 소화할 필요가 있는 유기체에서 발견된다.

종 분포

치티니버시티 유기체는 많은^[3] 박테리아(에로모나드, 바실러스, 비브리오 ^[4]등)를 포함하고 있는데, 이는 병원성이거나 퇴치성일 수 있다. 그들은 살아있는 절지동물, 동물성 플랑크톤 또는 곰팡이를 공격한다. 그렇지 않으면 그것들은 이 유기체의 잔해를 감소시킬 수 있다.

코키디오이드 임미염과 같은 곰팡이는 또한 디트리토레스로서의 역할과 또한 절지동물 병원균으로서의 잠재력과 관련된 분해성 치티나스를 가지고 있다.

키티나아제는 식물에도 존재한다(barley seed chitinase: PDB: 1CNS, EC 3.2.1.14) 이들 중 일부는 전신 후천 저항성의 일부로 유도되는 병원체 관련(PR) 단백질이다. 표현은 NPR1 유전자와 살리실산 경로에 의해 매개되는데, 둘 다 진균과 곤충 공격에 대한 저항성에 관여한다. 곰팡이 공생을 만들기 위해 다른 식물 키티나스가 필요할 수 있다.^[5]

포유류는 키틴을 생성하지 않지만, 키틴은 염기서열 유사성은 높지만 키틴아제 활성도는 부족한 키틴아제(YKL-40 등)와 산성 포유류 키틴아제(CHIT1) 두 가지 기능성 키틴아제(Chitinase)^[6]가 있다.

분류

1. 엔도치티나제(EC3.2.1.14)는 키틴 마이크로파이브릴 내부 부위에서 무작위로 키틴을 분할하여 수용성, 저분자 질량 멀티머 제품을 형성한다. 멀티머 제품은 디아세틸치토비오오스, 치토트리오스, 치토테트라오스가 있으며, 디머가 주류를 이루는 제품이다.^[7]
   

   키틴을 멀티머 제품으로 분해하는 엔도치티나아제.
2. 엑소치티나제 역시 두 가지 하위 범주로 구분되었다.
   1. 치토비오시다아제(EC 3.2.1.29)는 치틴 마이크로파이브릴의 비절감 종단에 작용하여 디머, 디아세틸치토비오세스를 키틴 체인에서 하나씩 방출한다. 따라서 이 반응에서 단당류나 과당류의 방출은 없다.^[8]
   2. β-1,4- N-acetylglucosamidase(EC 3.2.1.30)는 di-acetylchitosobiose, chitotriose, chitotetraose와 같은 멀티머 제품을 N-acetylglucoseamine(GlcNAc)의 모노머로 분할했다.^[7]

키티나아제는 아미노산 염기서열을 기반으로 분류되기도 했는데, 그것이 서로에 대한 이러한 효소의 진화적 관계를 이해하는 데 더 도움이 될 것이기 때문이다.^[9] 따라서, 키티나스는 18, 19, 20의 세 가족으로 분류되었다.^[10] 18번과 19번 모두 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 곤충, 식물을 포함한 다양한 유기체의 내초키티나제로 구성되어 있다. 그러나 가족 19는 주로 식물 키틴으로 이루어져 있다. 패밀리 20은 N-acetylglucosaminidase와 유사한 효소인 N-acetylhexosaminidase를 포함한다.^[9]

그리고 키티나제의 유전자 염기서열이 알려지자 그 염기서열을 바탕으로 6개 등급으로 더욱 분류되었다. 키티나아제의 종류를 결정하는 특징은 N단자 시퀀스, 효소의 국산화, 이소전 pH, 신호 펩타이드, 유도체였다.^[9]

1급 치티나스는 시스테인이 풍부한 N단자, 류신 또는 발린이 풍부한 신호 펩타이드, 바쿠아롤라 국산화 등이 있었다. 그 후, 1등급 치티나아제는 그 산성성 또는 기본성을 바탕으로 각각 등급 Ia와 등급 Ib로 더욱 세분화되었다.^[11] 1급 키티나제는 식물 키티나제와 대부분 엔도키티나제로만 구성된 것으로 나타났다.

2급 치티나스는 시스테인이 풍부한 N단자를 가지지 않았지만 1급 치티나스와 유사한 순서를 가졌다. 2급 치티나스는 식물, 곰팡이, 박테리아에서 발견되었으며 대부분 엑소치티나제로 구성되었다.^[9]

클래스 III 키티나스는 클래스 I 또는 클래스 II의 키티나제와 유사한 시퀀스를 가지지 않았다.^[9]

4급 치티나스는 1급 치티나스와 면역학적 특성을 포함하여 유사한 특성을 가지고 있었다.^[9] 그러나 4급 치티나스는 1급 치티나스에 비해 크기가 현저히 작았다.^[12]

5등급과 6등급 치티나스는 특성이 좋지 않다. 그러나, 등급 V 치티나아제의 한 예는 두 개의 키틴 결합 도메인을 탠덤에 보여주었고, 유전자 염기서열로 미루어 볼 때, 촉매영역의 기능을 상실하게 한 선택 압력이 적은 탓인지, 시스테인이 풍부한 N단자는 진화 중에 사라진 것 같았다.^[9]

함수

키틴은 셀룰로오스처럼 상대적으로 분해에 강한 풍부한 생물다양성이다.^[13] 많은 포유류들이 키틴을 소화할 수 있고 척추동물 종의 특정 키티나아제 수치는 그들의 먹이 활동들에 적응한다.^[14] 어떤 물고기는 키틴을 소화할 수 있다.^[15] 키티나아스는 인간을 포함한 포유류의 위에서 격리되어 왔다.^[16]

키티나아제 활성은 또한 인간의^[17][18] 혈액과 연골에서 발견될 수 있다.^[19] 식물 키틴에서와 같이 이것은 병원체 저항성과 관련이 있을 수 있다.^[20][21]

임상적 유의성

인체의 키티나제 생산('인간 키티나제'로 알려져 있음)은 알레르기에 반응하는 것일 수 있으며, 천식은 키티나제 발현 수준 향상과 연관되어 있다.^{[22][23][24][25][26]}

인간의 치티나스는 가장 흔한 알레르기(더스트 진드기, 곰팡이 포자, 둘 다 키틴을 함유하고 있음)와 웜(헬민스) 감염 사이의 연관성을 위생^[27][28][29] 가설의 한 가지 버전(벌레는 장벽을 고정하기 위한 치틴 입 부분을 가지고 있다)의 일부로 설명할 수 있다. 마지막으로, 식물에서 키티나아제와 살리실산 사이의 연관성은 잘 확립되어^{[further explanation needed]} 있지만, 살리실산과 인간의 알레르기는 가상의 연관성이 있다.^{[30][non sequitur]}

균류의 조절

규제는 종마다 다르며, 유기체 내에서 생리적 기능이 다른 키틴은 다른 규제 메커니즘에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 세포벽의 리모델링과 같이 유지관리에 관여하는 키티나스는 구성적으로 표현된다. 그러나 외생 치틴을 저하시키거나 세포분열에 참여하는 등 특화된 기능을 가진 키틴은 키틴아제 활동에 대한 주피오-임시적 규제가 필요하다.^[31]

트리고데르마 아트로비라이드의 엔도치티나아제 규제는 N-아세틸글루코사미디아제에 의존하고 있으며, 데이터는 키틴의 분해로 인해 N-아세틸글루코사민이 생성되는 피드백 루프를 나타내며, 이는 키틴비오시다제의 상향 조절을 촉발할 가능성이 있다.^[32]

사카로마이오스 세레비시아와 ScCts1p(S. cerebisiae chitinase 1)의 규제에서는 1차 정격막의 치틴을 분해하여 세포분리에 관여하는 키티나제 중 하나이다.^[33] 이러한 유형의 키티나스는 세포분할에서 중요하므로 엄격한 규제와 활성화가 있어야 한다. 구체적으로 Cts1 표현은 늦은 유사시 딸 세포에서 활성화되어야 하며 단백질은 중격의 딸 부위에서 국소화되어야 한다.^[34] 그리고 이를 위해서는 Cdc14 Early Anapase Release (FARE), MEN (Mitotic exit network)과 Ace2p (전송계수)와 세포모형생성(^[35]RAM) 신호망의 규제와 같은 세포의 여러 단계를 제어하는 다른 네트워크와의 조율이 있어야 한다. 전체적으로, 서로 다른 규제 네트워크의 통합을 통해 세포벽 분해 키티나아제는 세포 주기에서 세포의 단계와 딸 세포 사이의 특정 위치에 따라 기능할 수 있다.^[31]

음식의 존재

키티나제는 많은 흔한 음식에서 자연적으로 발생한다. 예를 들어 파솔레우스속,^[36] 바나나, 밤, 키위프루트, 아보카도스, 파파야, 토마토는 모두 진균과 무척추동물의 공격에 대한 방어로서 상당한 수준의 키티나아제를 함유하고 있다. 스트레스 또는 에틸렌 가스와 같은 환경 신호는 키티나아제의 생산을 증가시킬 수 있다.

키티나아제 분자의 일부 부분은 식물 방어의 유사한 기능 때문에 헤빈이나 고무 라텍스의 다른 단백질과 구조가 거의 동일하며 라텍스-과일 증후군으로 알려진 알레르기 교차반응을 유발할 수 있다.^[37]

적용들

키티나스는 풍부한 어플리케이션을 가지고 있으며, 그 중 일부는 이미 산업에 의해 실현되었다. 키틴을 비료와 같은 유용한 제품으로 바이오 변환, 비알레르기, 무독성, 생체적합성, 생분해성 물질(컨택렌즈, 인공피부 및 이러한 성질을 가진 봉합물)의 생산, 살충제 및 살균제의 강화 등이 여기에 포함된다.^[38] BCH, 콩 치티나아제는 전혀 관련이 없는 농작물에 해충을 억제하기 위해 유전적으로 삽입되었다.^[36]

향후 키티나제의 응용 가능성은 유통기한을 늘리기 위한 식품첨가물, 천식 치료제 및 만성 코뿔소염 치료제, 항응고제, 항응고제, 단백질 공학에 사용될 일반 성분으로 간주된다.^[38]

참고 항목

• 리그니나아제

참조

외부 링크

• 미국 국립 의학 도서관의 치티나아제(MeSH) 제목
• 병원성 곰팡이균인 Coccidioides imitis에 의한 치티나아제의 X선 구조