Doskonalenie właściwości biokatalizatorów, Kataliza i Biokataliza
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
•         Doskonalenie właściwości biokatalizatorów
Immobilizacja adsorpcji
•         Niespecyficzne oddziaływanie pomiędzy nośnikiem, a biokatalizatorem
•         Nośnik jest adsorbowany na powierzchni wewnętrznych por enzymu.
•         Nośniki: tlenki nieorganiczne, organiczne polimery np. Accurel EP100
•         Doskonalenie właściwości biokatalizatorów
Immobilizacja wiązań kowalencyjnych
•         Zwiększenie stabilności enzymu, poprzez ścisłe połączenie nośnika z biokatalizatorem. Często jednak kosztem aktywności owego enzymu.
•         Nośniki: aktywowana celuloza, dekstran, gotowe produkty rynkowe np. Epergit C
•         Doskonalenie właściwości biokatalizatorów
Immobilizacja sieciowa
•         Połączenie cząsteczek enzymu w ‘sieć’ utworzoną przez specjalnie dobrany nośnik, tzw.: czynnik sieciujący.
•         Nośniki: aldehyd glutarowy, kwas taninowy, diazobenzydyna
•         Doskonalenie właściwości biokatalizatorów
Immobilizacja pułapkowa
•         Złapanie w ‘pułapkę’ enzymu na żelu poliakrylamidowym tworzy stabilną sieć. Może być stosowana do wielu rodzajów biokatalizatorów.
•         Nośniki: żel poliakrylamidowy
Â
Zaletą immobilizacji na zasadzie wiązań kowalencyjnych jest silne związanie enzymu z nośnikiem. Rezultatem tego oddziaływania może być zwiększenie stabilności enzymu, a także zmniejszenie jego ‘elastyczności’ i przez to zmniejszenie aktywności katalitycznej. Wielopunktowe wiązanie enzymu może spowodować jego zmiany strukturalne i utratę aktywności.
             Stworzenie w probówce enzymów, których zadaniem jest nie występująca w przyrodzie kataliza reakcji chemicznych, jest wielkim wyzwaniem dla inżynierów białek. Naukowcom z University of Washington w Seattle, University of California w Los Angeles (USA) oraz z Weizmann Institute of Science (Izrael) udało się zaprojektować przy pomocy narzędzi bioinformatycznych, a następnie zsyntetyzować in vitro funkcjonalne enzymy.
n      Etapy pracy naukowców:
n      Zaprojektowanie przy pomocy metod obliczeniowych szkielet enzymu (jego miejsce aktywne).
n      Kreacja szkieletu składającego się z 200 aminokwasów.
n      Z 60 zaprojektowanych enzymów, 8 przeszło do następnego etapu
n      Wybranie trzech odznaczające się najwyższym stopniem aktywności katalitycznej
n      Przy pomocy narzędzi umożliwiających mutagenezę in vitro oraz metod skriningu, badacze przeprowadzili ekspresową ewolucję zaprojektowanych enzymów w probówce.
n      Wyniki były zaskakujące: po zaledwie siedmiu etapach mutagenezy in vitro, enzym zwiększył swoją wydajność ponad dwustukrotnie w porównaniu do jego pierwowzoru otrzymanego na komputerze. Co więcej, zaszłe mutacje spowodowały jedynie nieznaczne zmiany w strukturze w pobliżu miejsca aktywnego. W ten sposób bioinformatycy otrzymują dodatkową wiedzę niezbędną przy projektowaniu kolejnych enzymów.
n      Podstawowym sposobem modyfikacji właściwości enzymów przemysłowych umożliwiającym dostosowanie ich aktywności, stabilności, enancjoselektywności do potrzeb konkretnych procesów, jest wprowadzenie określonych zmian w ich strukturze pierwszorzędowej na drodze modyfikacji sekwencji nukleotydowej w genie.
n      Do biosyntezy zmutowanych białek wykorzystywane są drobnoustroje transgeniczne
[ Pobierz całość w formacie PDF ]