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

 

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 ]
  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • eldka.opx.pl