Kitináz

a kitin és a Kitináz széles körben megtalálható a természetben. A kitin, más néven kitin, egy lineáris polimer, amelynek alapegysége a 6,4-N-acetil-glükózamin, tartalma a második helyen áll a természetes polimerekben. A kitin a legtöbb gombás sejtfal egyik fő összetevője, és a rovarok külső héjában és belsejében is megtalálható. A kitináz megtalálható mikroorganizmusokban, növényekben és állatokban, és funkciói is eltérőek.

Eloszlás

Benecke már 1905-ben izolált egy mikroorganizmust, amely tápanyagként felhasználhatta a kitint, és Bacillus chitinovirusnak nevezte el. Azóta az emberek izolálták és megtisztították a kitinázt több mikroorganizmusból, növényből és állatból.

1. táblázat a kitináz eloszlása és alapvető jellemzői

osztályozás

a kitináz osztályozására általában három módszer létezik. Először is, a nemzetközi biokémiai Unió nómenklatúra Bizottsága által meghatározott osztályozási rendszer. Mivel a kitináz és a cellulóz sok hasonlóságot mutat, és mindkettő ugyanahhoz a glikozilezési hidrolázhoz tartozik, a kitinázt egy nemzetközileg elfogadott enzimosztályozási rendszer EC 3.2.1.14-nek nevezi el. Ennek az osztályozási módszernek az a hátránya, hogy nem tükrözi a kitinázon belüli evolúciós kapcsolatot. Másodszor, a kitinázt és az n-acetilhexozaminidázt az enzim aminosav-szekvenciája szerint három családba sorolják, nevezetesen a 18, 19 és 20 családba. A 18-as és 19-es család különböző forrásokból, például vírusokból, baktériumokból, gombákból, rovarokból és növényekből származó intracelluláris kitinázból áll. A 19 család főleg növényi kitinázból áll. A 20 kitináz család viszonylag kicsi. Harmadszor, mivel a növények nagy mennyiségű kitinázt termelnek, a növényi kitinázt génszekvenciája szerint hat típusba sorolják, nevezetesen az I-VI. az enzim ezen osztályozási módszerrel történő leírása elsősorban a következő szempontokat tartalmazza: N-terminális szekvencia, enzim lokalizáció, izoelektromos pont, szignálpeptid és induktor.

biológiai funkciók

a Kitináznak más szerepe van mikroorganizmusokban, állatokban és növényekben. A gombákban, protozoonokban és gerinctelenekben a kitináz szerepet játszik növekedésükben és morfogenezisükben. Egyes baktériumokban a kitináz lebonthatja az oldhatatlan kitint, és tápanyagként felhasználhatja, ezáltal a kitint szénforrásként és energiaforrásként használja. Az élesztőben (Saocharomyces), bár a kitin csak sejtfalának 1% – át teszi ki, nagy mennyiségű kitin lerakódás van a szeparátorban a sejtek két generációja között, ami azt jelzi, hogy a kitináz szükséges az élesztősejtek proliferációjának és izolálásának folyamatában. Ami a jelenlegi kutatásokat illeti, a kitináz védelmi fehérje magasabb rendű növényekben és gerincesekben. A kitináz lebontó hatással van bizonyos nodulációs tényezőkre. Feltételezik, hogy a kitináz egyensúlyba hozza a növényeket és a rhizobiumot a nodulációs faktorok szintjének szabályozásával, így részt vesz a szimbiotikus nitrogénkötésben.

jellemzők

a Kitináz indukálható. Számos tanulmány kimutatta, hogy a gerincesekben és növényekben a kitináz indukálható. Miután a magasabb növényeket kórokozók és azok kiváltói indukálják, etilén, szalicilsav, ultraibolya fény, nehézfémek, mechanikai károsodás stb., a kitináz aktivitás gyorsan növekszik, és a növények bizonyos mértékig védettek. Bizonyos mikrobiális és állati kitinázok kisebb molekulatömegű kitinázt képezhetnek a lebomlás után. A kitináz expressziója idősoros és szövetspecifikus is. Bár a növényi kitináz termelése összefügg a növényi rezisztenciával, a kitináz jelenlétét számos növény bizonyos fejlődési szakaszában és speciális szöveteiben is kimutatták. A növényekben szinte semmilyen kitinázt nem észlelnek a tetején, de bőséges a bázis régi leveleiben és gyökereiben. Ezért a kitináz egy védőmechanizmus, amelyet azért fejlesztettek ki, hogy a növények egyes fejlődési szakaszaiban alkalmazkodjanak a kedvezőtlen külső környezethez, hogy biztosítsák a fejlesztési folyamat zökkenőmentes befejezését. A parazita fonálférgek által termelt kitináz specifikus és időfüggő, és fontos szerepet játszik a fejlődésében és átvitelében.

Alkalmazások

• a kitináz alkalmazása a növényi patogén gombák szabályozásában

sok fitopatogén gomba sejtfalának fő összetevője a kitin. In vitro bakteriosztatikus vizsgálatok kimutatták, hogy a kitináz gátolhatja a spórák csírázását és egyes patogén gombák micéliumnövekedését. Amikor a növényeket kórokozók fertőzik meg, aktív védelmi válaszok sorozatát produkálják, beleértve a kitináz fokozott aktivitását. Ezért a kitinázt régóta potenciális anyagnak tekintik a növényi gombás betegségek ellen. Az 1980-as évek óta a tudósok chitináz géneket vittek át olyan növényekbe, mint a dohány, a paradicsom, a szójabab, a burgonya, a saláta, a szőlő és a cukorrépa, és transzgenikus növényeket kaptak, amelyek kifejezik a kitináz aktivitást. A nem transzgenikus növényekhez képest a transzgenikus növények nemcsak a gombákkal szemben rezisztensek, hanem a fonálférgekkel, rovarokkal és más patogén organizmusokkal szemben is ellenállóak.

• a kitináz alkalmazása a biológiai kontrollban

mivel a Brugia malayi és a Wuchereria bancrofti paraziták kitinázzal rendelkeznek, amely részt vesz a szaporodás és a transzmisszió folyamatában, a kitináz jelölt vakcinaként alkalmazható e két parazita fonálféreg ellen. 1992-ben Furhman et al. arról számoltak be, hogy az MF1 monoklonális antitest képes lebontani a parazita mikrofilariae perifériás komponenseit a futóegérekben, és ez az antitest magas homológiával rendelkezik számos bakteriális és élesztő kitinázzal. Néhány Biokontroll baktérium, például Trichoderma harzianum, Rhizoctonia solani, Leishocus, Bacillus stb. a biocontrol egyik mechanizmusa a sejtfal lebontó enzimek, például a kitináz és a glükanáz előállítása. Ezenkívül a tanulmányok azt találták, hogy a kitináz a fejlődés bizonyos szakaszaiban elpusztíthatja vagy megakadályozhatja a kártevőket és a szúnyogokat, ezért a tervek szerint a kitináz felhasználható a szúnyogok és ezek a kártevők számának szabályozására anélkül, hogy nagy mennyiségű peszticidet használna.

• Kitináz bomlástermékek alkalmazása

a kitin hidrolízisével előállított Amino-oligoszacharid nagyon fontos szerepet játszik a növények és állatok életanyagcseréjének szabályozásában. Maga az N-acetil-glükózamin gyulladáscsökkentő gyógyszerként használható, és terápiás hatással van a vastagbélfekélyekre és a gyomor-bélrendszeri fekélybetegségekre. Ezenkívül az amino-oligoszacharidok immuninduktorként felhasználhatók a növények védelmi válasz előállítására. Állatokban az amino-oligoszacharidok fiziológiai tevékenységekkel is rendelkeznek, például javítják az immunitást és gátolják a tumorsejtek növekedését.