Chitinază

chitina și Chitinaza se găsesc pe scară largă în natură. Chitina, cunoscută și sub numele de chitină, este un polimer liniar cu unitate de bază de 1,4-N-acetilglucozamină, iar conținutul său ocupă locul doi în polimerii naturali. Chitina este, de asemenea, o componentă majoră a majorității pereților celulari fungici și se găsește și în învelișul exterior și intestinele insectelor. Chitinaza a fost găsită în microorganisme, plante și animale, iar funcțiile sale sunt, de asemenea, diferite.

distribuție

încă din 1905, Benecke a izolat un microorganism care ar putea folosi chitina ca nutrient și l-a numit Bacillus chitinovirous. De atunci, oamenii au izolat și purificat chitinaza din mai multe microorganisme, plante și animale.

Tabelul 1 distribuția și caracteristicile de bază ale chitinazei

clasificare

există în general trei metode de clasificare a chitinazei. În primul rând, sistemul de clasificare determinat de Comitetul de nomenclatură al Uniunii Internaționale de Biochimie. Deoarece chitinaza și celuloza au multe asemănări și ambele aparțin aceleiași hidrolaze de glicozilare, chitinaza este denumită EC 3.2.1.14 de către un sistem de clasificare enzimatică acceptat la nivel internațional. Dezavantajul acestei metode de clasificare este că nu reflectă relația evolutivă din cadrul chitinazei. În al doilea rând, chitinaza și n-acetilhexosaminidaza sunt clasificate în trei familii în funcție de secvența de aminoacizi a enzimei, și anume, familia 18, 19 și 20. Familia 18 și 19 sunt compuse din chitinază intracelulară din diverse surse, cum ar fi viruși, bacterii, ciuperci, insecte și plante. Familia 19 este compusă în principal din chitinază vegetală. Familia 20 chitinază este relativ mică. În al treilea rând, deoarece plantele produc o cantitate mare de chitinază, chitinaza plantelor este clasificată în șase tipuri în funcție de secvența sa genică, și anume tipul I-VI. descrierea enzimei prin această metodă de clasificare include în principal următoarele aspecte: secvența N-terminală, localizarea enzimei, punctul izoelectric, peptida semnal și inductorul.

funcții biologice

Chitinaza are un rol diferit în microorganisme, animale și plante. În ciuperci, protozoare și nevertebrate, chitinaza joacă un rol în creșterea și morfogeneza lor. În unele bacterii, chitinaza poate descompune chitina insolubilă și o poate folosi ca nutrient, folosind astfel chitina ca sursă de carbon și sursă de energie. În drojdie (Saocharomyces), deși chitina constituie doar 1% din peretele său celular, există o cantitate mare de depunere de chitină în separatorul dintre cele două generații de celule, indicând faptul că chitinaza este necesară în procesul de proliferare și izolare a celulelor de drojdie. În ceea ce privește cercetările actuale, chitinaza este o proteină de apărare la plantele și vertebratele superioare. Chitinaza are un efect degradant asupra anumitor factori de nodulare. Se speculează că chitinaza echilibrează plantele și rizobiul prin controlul nivelului factorilor de nodulare, participând astfel la fixarea simbiotică a azotului.

caracteristici

Chitinaza este inductibilă. Multe studii au arătat că chitinaza la vertebrate și plante este inductibilă. După ce plantele superioare sunt induse de agenți patogeni și de elicitorii lor, etilenă, acid salicilic, lumină ultravioletă, metale grele, deteriorări mecanice etc., activitatea chitinazei este crescută rapid, iar plantele sunt protejate într-o oarecare măsură. Anumite chitinaze microbiene și animale pot forma chitinază cu o greutate moleculară mai mică după degradare. Expresia chitinazei este, de asemenea, serii de timp și specifice țesuturilor. Deși producția de chitinază vegetală este legată de rezistența plantelor, prezența chitinazei a fost găsită și în anumite etape de dezvoltare și țesuturi speciale ale multor plante. La plante, aproape nici o chitinază nu este detectată în partea de sus, dar este abundentă în frunzele și rădăcinile vechi ale bazei. Prin urmare, chitinaza este un mecanism de protecție dezvoltat pentru a se adapta la mediul extern nefavorabil în timpul unor etape de dezvoltare a plantelor pentru a asigura finalizarea lină a procesului de dezvoltare. Chitinaza produsă de nematodele parazitare este specifică și dependentă de timp și joacă un rol important în dezvoltarea și transmiterea acesteia.

Aplicații

• aplicarea chitinazei în controlul ciupercilor patogene ale plantelor

componenta principală a peretelui celular al multor ciuperci fitopatogene este chitina. Testele bacteriostatice in vitro au arătat că chitinaza poate inhiba germinarea sporilor și creșterea micelială a unor ciuperci patogene. Când plantele sunt infectate cu agenți patogeni, ele produc o serie de răspunsuri active de apărare, inclusiv o activitate crescută a chitinazei. Prin urmare, chitinaza a fost mult timp considerată o substanță potențială împotriva bolilor fungice ale plantelor. Începând cu anii 1980, oamenii de știință au transferat genele chitinazei la plante precum tutun, roșii, soia, cartof, salată, Struguri și sfeclă de zahăr și au obținut plante transgenice care exprimă activitatea chitinazei. În comparație cu plantele non-transgenice, plantele transgenice nu sunt doar rezistente la ciuperci, ci și rezistente la nematode, insecte și alte organisme patogene.

• aplicarea chitinazei în controlul biologic

deoarece paraziții Brugia malayi și Wuchereria bancrofti au chitinază implicată în procesul de reproducere și transmitere, chitinaza poate fi utilizată ca vaccin candidat pentru a controla aceste două nematode parazitare. În 1992, Furhman și colab. a raportat că anticorpul monoclonal MF1 poate degrada componentele periferice ale microfilariilor parazitare la gerbili, iar acest anticorp are o omologie ridicată cu mai multe chitinaze bacteriene și de drojdie. Unele bacterii biocontrol, cum ar fi Trichoderma harzianum, Rhizoctonia solani, Leishococcus, Bacillus etc., unul dintre mecanismele biocontrolului este producerea de enzime degradante ale peretelui celular, cum ar fi chitinaza și glucanaza. În plus, studiile au descoperit că chitinaza poate ucide sau preveni dăunătorii și țânțarii în anumite stadii de dezvoltare, deci se prevede că chitinaza poate fi utilizată pentru a controla numărul de țânțari și acești dăunători fără a utiliza o cantitate mare de pesticide.

• aplicarea produselor de degradare a chitinazei

oligozaharida Amino, produsul produs prin hidroliza chitinei, joacă un rol foarte important în reglarea metabolismului vieții plantelor și animalelor. N-acetilglucozamina în sine poate fi utilizată ca medicament antiinflamator și are efecte terapeutice asupra ulcerelor intestinului gros și a tulburărilor ulcerului gastro-intestinal. În plus, oligozaharidele amino pot fi utilizate ca inductor imunitar pentru a induce plantele să producă un răspuns de apărare. La animale, oligozaharidele amino au, de asemenea, activități fiziologice, cum ar fi îmbunătățirea imunității și inhibarea creșterii celulelor tumorale.