Kitinaasi

kitiiniä ja Kitinaasia esiintyy laajalti luonnossa. Kitiini, joka tunnetaan myös kitiininä, on lineaarinen polymeeri, jonka perusyksikkönä on β-1,4-n-asetyyliglukosamiini, ja sen pitoisuus sijoittuu toiseksi luonnonpolymeereissä. Kitiini on myös pääkomponentti useimmissa sienisoluseinissä ja sitä on myös hyönteisten ulkokuoressa ja suolistossa. Kitinaasia on löydetty mikro-organismeista, kasveista ja eläimistä, ja myös sen toiminnot ovat erilaisia.

jakautuminen

jo vuonna 1905 Benecke eristi kitiiniä ravintonaan käyttävän mikro-organismin ja antoi sille nimen Bacillus kitinovirous. Sen jälkeen ihmiset ovat eristäneet ja puhdistaneet kitinaasia useammista mikro-organismeista, kasveista ja eläimistä.

Taulukko 1 kitinaasin jakautuminen ja perusominaisuudet

luokittelu

kitinaasin luokitteluun on yleensä kolme menetelmää. Ensinnäkin kansainvälisen biokemian liiton Nimistökomitean määrittelemä luokittelujärjestelmä. Koska kitinaasilla ja selluloosalla on monia yhtäläisyyksiä ja molemmat kuuluvat samaan glykosylaatiohydrolaasiin, kitinaasi on kansainvälisesti hyväksytyn entsyymienluokitusjärjestelmän mukaan nimetty EC 3.2.1.14: ksi. Tämän luokittelumenetelmän haittapuolena on se, että se ei heijasta kitinaasin sisällä tapahtuvaa evoluutiosuhdetta. Toiseksi kitinaasi ja N-asetyyliheksosaminidaasi luokitellaan kolmeen perheeseen entsyymin aminohappojärjestyksen mukaan, eli perheeseen 18, 19 ja 20. Heimot 18 ja 19 koostuvat solunsisäisestä kitinaasista eri lähteistä, kuten viruksista, bakteereista, sienistä, hyönteisistä ja kasveista. Suku 19 koostuu pääasiassa kasvikitinaasista. Suku 20 kitinaasia on suhteellisen pieni. Kolmanneksi, koska kasvit tuottavat suuren määrän kitinaasia, kasvien kitinaasi luokitellaan kuuteen tyyppiin sen geenisekvenssin eli tyypin I-VI mukaan.entsyymin kuvaus Tällä luokittelumenetelmällä sisältää pääasiassa seuraavat näkökohdat: N-terminaalinen sekvenssi, entsyymin lokalisointi, isoelektrinen piste, signaalipeptidi ja induktori.

biologiset tehtävät

Kitinaasilla on erilainen rooli mikro-organismeissa, eläimissä ja kasveissa. Sienissä, alkueläimissä ja selkärangattomissa kitinaasi vaikuttaa niiden kasvuun ja morfogeneesiin. Joillakin bakteereilla kitinaasi voi hajottaa liukenematonta kitiiniä ja käyttää sitä ravinnokseen, jolloin kitiiniä käytetään hiilen lähteenä ja energianlähteenä. Hiivassa (Saocharomyces) kitiini muodostaa vain 1% sen soluseinästä, mutta kahden solusukupolven välisessä erottimessa on paljon kitiinikertymää, mikä osoittaa, että kitinaasia tarvitaan hiivasolujen proliferaatiossa ja eristämisessä. Nykytutkimuksen mukaan kitinaasi on puolustusproteiini korkeammilla kasveilla ja selkärankaisilla. Kitinaasi vaikuttaa alentavasti tiettyihin nodulaatiotekijöihin. On arveltu, että kitinaasi tasapainottaa kasveja ja rhizobiumia säätelemällä kyhmytekijöiden tasoa ja osallistumalla siten symbioottiseen typensidontaan.

ominaisuudet

Kitinaasi on indusoituva. Monet tutkimukset ovat osoittaneet kitinaasin indusoituvan selkärankaisissa ja kasveissa. Kun korkeampi kasvit indusoivat taudinaiheuttajia ja niiden aiheuttajia, etyleeni, salisyylihappo,ultraviolettivalo, raskasmetallit, mekaaniset vauriot jne., kitinaasiaktiivisuus lisääntyy nopeasti, ja kasvit ovat jossain määrin suojattuja. Tietyt mikrobien ja eläinten kitinaasit voivat hajoamisen jälkeen muodostaa kitinaasia, jonka molekyylipaino on pienempi. Kitinaasin ilmentymä on myös aikasarja-ja kudosspesifinen. Vaikka kasvien kitinaasin tuottaminen liittyy kasvien vastustuskykyyn, on kitinaasin esiintymistä havaittu myös monien kasvien tietyissä kehitysvaiheissa ja erityiskudoksissa. Kasveilla kitinaasia ei havaita latvassa juuri lainkaan, mutta sitä on runsaasti tyven vanhoissa lehdissä ja juurissa. Siksi kitinaasi on suojamekanismi, joka on kehitetty sopeutumaan epäsuotuisaan ulkoiseen ympäristöön kasvien joissakin kehitysvaiheissa, jotta varmistetaan kehitysprosessin sujuva loppuun saattaminen. Parasiittisten sukkulamatojen tuottama kitinaasi on spesifinen ja ajasta riippuvainen, ja sillä on tärkeä rooli sen kehityksessä ja leviämisessä.

Sovellukset

• kitinaasin käyttö kasvipatogeenisten sienten torjuntaan

monien fytopatogeenisten sienten soluseinän pääkomponentti on kitiini. In vitro bakteriostaattiset testit ovat osoittaneet, että kitinaasi voi estää itiöiden itämistä ja sienirihmaston kasvua joidenkin patogeenisten sienten. Kun taudinaiheuttajat tartuttavat kasveja, ne tuottavat sarjan aktiivisia puolustusreaktioita, mukaan lukien kitinaasin lisääntynyt aktiivisuus. Siksi kitinaasia on pitkään pidetty mahdollisena aineena kasvien sienitauteja vastaan. 1980-luvulta lähtien tutkijat ovat siirtäneet kitinaasigeenejä esimerkiksi tupakan, tomaatin, soijan, perunan, salaatin, rypäleen ja sokerijuurikkaan kaltaisiin kasveihin ja saaneet haltuunsa siirtogeenisiä kasveja, jotka ilmentävät kitinaasiaktiivisuutta. Verrattuna ei-siirtogeenisiin kasveihin siirtogeeniset kasvit eivät ole vain vastustuskykyisiä sienille, vaan myös vastustuskykyisiä sukkulamatoille, hyönteisille ja muille patogeenisille eliöille.

• kitinaasin käyttö biologiseen torjuntaan

koska brugia malayi-ja Wuchereria bancrofti-loisilla on kitinaasi mukana lisääntymis-ja tartuntaprosessissa, kitinaasia voidaan käyttää ehdokasrokotteena näiden kahden loisen sukkulamadon torjuntaan. Vuonna 1992, Furhman et al. raportoitu, että monoklonaalinen vasta MF1 voi hajottaa perifeerisiä komponentteja Lois mikrofilariae Gerbils, ja tämä vasta on korkea homologia useita bakteeri-ja hiiva kitinaaseja. Jotkut biokontrolibakteerit, kuten Trichoderma harzianum, Rhizoctonia solani, Leishococcus, Bacillus jne., yksi biokontrollin mekanismeista on soluseinää hajottavien entsyymien, kuten kitinaasin ja glukanaasin, tuotanto. Lisäksi tutkimuksissa on havaittu, että kitinaasi voi tappaa tai estää tuholaisia ja hyttysiä tietyissä kehitysvaiheissa, joten on ajateltu, että kitinaasia voidaan käyttää hyttysten ja näiden tuholaisten määrän hillitsemiseen ilman suurta määrää torjunta-aineita.

• kitinaasin hajoamistuotteiden

Amino-oligosakkaridilla, kitiinin hydrolyysillä, on erittäin tärkeä rooli kasvien ja eläinten elämän aineenvaihdunnan säätelyssä. N-asetyyliglukosamiinia itsessään voidaan käyttää tulehduskipulääkkeenä, ja sillä on terapeuttisia vaikutuksia paksusuolen haavaumiin ja ruoansulatuskanavan haavaumiin. Lisäksi amino-oligosakkarideja voidaan käyttää immuunijärjestelmän indusoijana, joka saa kasvit tuottamaan puolustusvasteen. Eläimillä amino-oligosakkarideilla on myös fysiologisia toimintoja, kuten immuniteetin parantaminen ja kasvainsolujen kasvun estäminen.