Chitináza

Chitin a Chitináza se v přírodě běžně vyskytují. Chitin, také známý jako chitin, je lineární polymer s β-1,4-N-acetylglukosaminem jako základní jednotkou a jeho obsah je na druhém místě v přírodních polymerech. Chitin je také hlavní složkou většiny buněčných stěn hub a Nachází se také ve vnějším plášti a střevech hmyzu. Chitináza byla nalezena v mikroorganismech, rostlinách a zvířatech a její funkce jsou také odlišné.

distribuce

již v roce 1905 Benecke izoloval mikroorganismus, který mohl používat chitin jako svou živinu a pojmenoval jej Bacillus chitinovirous. Od té doby lidé izolovali a vyčistili chitinázu z více mikroorganismů, rostlin a zvířat.

Tabulka 1 Rozdělení a základní vlastnosti chitinase

Klasifikace

obecně Existují tři metody pro klasifikaci chitinase. Za prvé, klasifikační systém stanovený Nomenklaturním Výborem Mezinárodní unie biochemie. Od chitinase a celulózy mají mnoho společného a oba patří do stejné glykosylace hydrolázy, chitinase se jmenuje EC 3.2.1.14 mezinárodně uznávaných enzym systém klasifikace. Nevýhodou této klasifikační metody je to, že neodráží evoluční vztah uvnitř chitinázy. Za druhé, chitináza a N-acetylhexosaminidáza jsou rozděleny do tří rodin podle aminokyselinové sekvence enzymu, jmenovitě rodiny 18, 19 a 20. Rodina 18 a 19 se skládá z intracelulární chitinázy z různých zdrojů, jako jsou viry, bakterie, houby, hmyz a rostliny. Rodina 19 se skládá hlavně z rostlinné chitinázy. Rodina 20 chitináza je relativně malá. Za třetí, vzhledem k tomu, rostliny produkují velké množství chitinase, rostlina chitinase je rozdělit do šesti typů podle jeho sekvence genu, konkrétně typ I-VI. Popis enzymu tím, že tento způsob klasifikace zahrnuje především následující aspekty: N-terminální sekvenci, enzymu, lokalizace, izoelektrický bod, signální peptid a induktor.

biologické funkce

Chitináza má odlišnou roli v mikroorganismech, zvířatech a rostlinách. U hub, prvoků a bezobratlých hraje chitináza roli v jejich růstu a morfogenezi. U některých bakterií může chitináza rozkládat nerozpustný chitin a používat jej jako živinu, čímž používá chitin jako zdroj uhlíku a zdroj energie. V kvasinkách (Saocharomyces), i když chitin představuje pouze 1% z jeho buněčné stěny, tam je velké množství depozice chitinu ve oddělovač mezi dvěma generacemi buněk, což naznačuje, že chitinase je nutné v procesu kvasinkové buněčné proliferace a izolace. Pokud jde o současný výzkum, chitináza je obranný protein u vyšších rostlin a obratlovců. Chitináza má degradující účinek na určité nodulační faktory. Předpokládá se, že chitináza vyvažuje rostliny a rhizobium kontrolou úrovně nodulačních faktorů, čímž se podílí na symbiotické fixaci dusíku.

charakteristika

Chitináza je indukovatelná. Mnoho studií ukázalo, že chitináza u obratlovců a rostlin je indukovatelná. Po vyšších rostlinách jsou indukovány patogeny a jejich elicitory, ethylenem, kyselinou salicylovou, ultrafialovým světlem,těžkými kovy, mechanickým poškozením atd., aktivita chitinázy se rychle zvyšuje a rostliny jsou do jisté míry chráněny. Některé mikrobiální a živočišné chitinázy mohou po degradaci tvořit chitinázu s nižší molekulovou hmotností. Exprese chitinázy je také časová řada a tkáň specifická. Ačkoli produkce rostlinné chitinázy souvisí s rezistencí rostlin, přítomnost chitinázy byla také nalezena v určitých vývojových stádiích a speciálních tkáních mnoha rostlin. V rostlinách není v horní části detekována téměř žádná chitináza, ale je bohatá na staré listy a kořeny základny. Proto, chitinase je ochranný mechanismus vyvinutý s cílem adaptovat se na nepříznivé vnější prostředí při některých vývojových fázích rostliny, zajistit hladké dokončení vývoje procesu. Chitináza produkovaná parazitickými nematodami je specifická a časově závislá a hraje důležitou roli při jejím vývoji a přenosu.

Aplikace

• Aplikace chitinase v kontrolních rostlin patogenní houby

hlavní složkou buněčné stěny mnoha fytopatogenních hub je chitin. Bakteriostatické testy In vitro ukázaly, že chitináza může inhibovat klíčení spór a myceliální růst některých patogenních hub. Když jsou rostliny infikovány patogeny, produkují řadu aktivních obranných reakcí, včetně zvýšené aktivity chitinázy. Proto je chitináza dlouho považována za potenciální látku proti houbovým chorobám rostlin. Od roku 1980, vědci přenesli chitinase genů do rostlin, jako je tabák, rajče, sója, brambory, hlávkový salát, hroznové víno a cukrové řepy, a získané transgenní rostliny vyjádření chitinase činnosti. Ve srovnání s netransgenními rostlinami jsou transgenní rostliny nejen odolné vůči houbám, ale také odolné vůči nematodům, hmyzu a jiným patogenním organismům.

• Aplikace chitinase v biologické kontroly

Protože paraziti Brugia malayi a Wuchereria bancrofti mít chitinase zapojeny do procesu reprodukce a přenosu, chitinase může být použit jako kandidátská vakcína na kontrolu těchto dvou parazitických hlístic. V roce 1992 Furhman et al. hlásil, že monoklonální protilátka MF1 může snížit periferní komponenty parazitárních mikrofilárií v pískomily, a tato protilátka má vysokou homologii s několika bakteriální a kvasinkové chitinases. Některé biokontrolní bakterie, jako je Trichoderma harzianum, Rhizoctonia solani, Leishococcus, Bacillus atd. jedním z mechanismů biocontrol je produkce enzymů degradujících buněčnou stěnu, jako je chitináza a glukanáza. Kromě toho, studie zjistily, že chitinase může zabít nebo bránit škůdcům a komáři v některých fázích vývoje, takže se předpokládá, že chitinase mohou být použity k regulaci počtu komárů a těchto škůdců bez použití velké množství pesticidů.

• Aplikace chitinase produkty rozkladu

Amino oligosacharid, produkt získaný hydrolýzou chitinu, hraje velmi důležitou roli v regulaci života metabolismu rostlin a zvířat. Samotný N-acetylglukosamin může být použit jako protizánětlivé léčivo a má terapeutické účinky na vředy tlustého střeva a gastrointestinální vředové poruchy. Kromě toho mohou být amino oligosacharidy použity jako imunitní induktor k indukci rostlin k produkci obranné reakce. U zvířat mají amino oligosacharidy také fyziologické aktivity, jako je zlepšení imunity a inhibice růstu nádorových buněk.