Bilgiustam
Türkiye'nin Bilgi Sitesi

Enzimler ve Fitohormonlar

0 31

Son teknoloji sistemler sayesinde yaşanan gelişmeler, gıda, kimyasallar, tekstil, deri, ilaç ve benzeri gibi farklı endüstriyel amaçların gelişmesine fırsat tanımaktadır. Gelişmiş DNA dizileme tekniği, endüstride yaygın olarak kullanılan proteinleri sentezleyen tüm genlerin dizilerinin, işlevlerinin belirlenmesine ve tanımlanmasına olanak tanır. Rekombinant suşlar, enzim üretimini büyük ölçekte potansiyel olarak artırmak için belirli biyoteknolojik araçlar kullanılarak elde edilebilir. Bu alanda devam eden gelişme, gıda, kimyasallar, tekstil, deri, ilaç ve benzeri gibi farklı endüstriyel amaçların gelişmesine yol açacaktır.
Gelişmiş DNA dizileme tekniği, endüstride yaygın olarak kullanılan proteinleri sentezleyen tüm genlerin dizilerinin ve işlevlerinin belirlenmesine ve tanımlanmasına olanak tanır. Rekombinant suşlar, enzim üretimini büyük ölçekte potansiyel olarak artırmak için belirli biyoteknolojik araçlar kullanılarak elde edilebilir. Bu alanda devam eden gelişme, gıda, kimyasallar, tekstil, deri, ilaç ve benzeri gibi farklı endüstriyel amaçların gelişmesine yol açacaktır.
Aktinobakteriler, adından da anlaşılacağı gibi, morfolojileri ile ince, dallanma filamanlarına sahip uzun hücreleriyle tanınırlar. Bununla birlikte, morfoloji tek başına aktinobakteriyel gruba bir organizma eklemek için yeterli değildir, bu nedenle gelişmiş tanımlama, kültürel, fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler özellikler gibi diğer tekniklere bağlıdır. Dahası, filogenetik analiz, gerçek aktinobakteriler ile filogenetik yakınlığa sahip olanlar arasında ayrım yapmak ve aynı zamanda aynı cinsin farklı türleri arasındaki benzerliği kesin olarak belirlemek için gereklidir.
Aktinobakterilerden üretilen birçok enzim endüstrilerde kullanılmaktadır ve bu nedenle bunlara “endüstriyel enzimler” adı verilmektedir. Bu enzimler kağıt, deri, deterjan, tekstil, ilaç, kimyasal, gıda, içecek, biyoyakıt, hayvan yemi endüstrisinde kullanılır. Enzim teknolojisine dayalı sürdürülebilir endüstri, metagenomik ve genomik gibi modern moleküler tekniklerde temsil edilen biyoteknolojik gelişime bağlıdır. İkincisi, toplumun ihtiyaç duyduğu farklı endüstrilerde kullanılan yeni potansiyel rekombinant-biyokatalitik enzimlerin keşfedilmesine izin verir. Bu endüstriyel enzimler 500’den fazla ürün elde etmek için kullanılır.Enzimler ve Fitohormonlar
Endüstrilerde kimyasal ve organik yöntemler kullanılmasına rağmen, ekonomik olmayan, çevreye dost olmayan, kiral sentez için enantiyomerik özgüllükten yoksun, yüksek sıcaklık, düşük pH ve yüksek basınca ihtiyaç duyan ve organik atıklara ve kirletici maddelere yol açan çeşitli dezavantajları vardır. Öte yandan enzimler, hafif reaksiyon koşullarında etki ettikleri, uzun bir yarı ömre sahip oldukları ve çevreye dost oldukları için endüstriyel uygulamalarda daha kullanışlıdır.
Ayrıca, gen kodlu enzimler, özellik stabilitesini, substrat spesifikliğini ve spesifik aktivitesini geliştirmek için modifiye edilebilir. Enzim endüstrisine katılan en büyük şirket olan Novozymes’e katılan birçok rekabetçi şirket var ve bunu diğerleri arasında DSM ve DuPont izliyor. Şirketlerin rekabeti, ürün kalitesi, performans, fikri mülkiyet haklarının kullanımı ve yenilik yapma yeteneği gibi belirli kriterlere dayanmaktadır.

Enzim Tespiti

Son zamanlarda, metagenom taraması, mikrobiyal genom madenciliği ve ekstremofillerin çeşitliliğinin araştırılması gibi belirli biyoteknolojik araçlar kullanılarak yeni enzimler tespit edilebilir.

Metagenom Taraması

Enzimler ve FitohormonlarMetagenom, genin fonksiyonuna veya sekansına dayanan mikrobiyal tarama için yeni bir yöntemdir. Fonksiyon temelli tarama, gen izolasyonunun istenen gen fonksiyonuna bağlı olarak fenotip tespiti, heterolog tamamlama ve indüklenmiş gen ekspresyonu yoluyla gerçekleştirilir. Ayrıca sıraya dayalı tarama, polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) veya hibridizasyon prosedürleri ile yapılır.
Endüstriyel enzimler üreten suşlar, volkanik delikler, arktik tundra, inek rumen, deniz ortamları ve lipaz gibi termit bağırsakları gibi farklı ortamlardan izole edilmiştir. Bunlar oksidoredüktaz, amidaz, amilaz ve nitrilaz, beta-glukozidaz, dekarboksilaz ve epoksit hidrolaz şeklindedir. Fonksiyon temelli tarama yönteminin, verimsizliği ve yabancı genlerin yanlı ifadesi nedeniyle temel dezavantajları vardır. Bu problemlerin üstesinden gelmek için, alternatif bakteriyel konakçı ve ifade sistemleri günümüzde incelenmektedir. Streptomyces lividans, Pseudomonas putida ve Rhizobium leguminosarum, diğerleri arasında gelir.
Hedef oran, gen boyutu ve test yöntemi gibi diğer faktörlere bağlıdır. Enzim aktivitesi, hücre lizatları toksiklere dirençli genler, enzim aktivitesinin yeşil floresan protein (GFP) gibi fenotipik bir özellik ile korelasyonu kullanılarak geliştirilmiş bir duyarlılığa sahip olan agar plaka yöntemi ile test edilebilir. Ya da β-galaktosidaz ile tespiti yapılabilir. Ayrıca, SIGEX olarak akış sitometrisine dayalı ekranların geliştirilmesi, büyük metagenomiklerin daha hızlı taranmasını sağladıkları için öncülük etmektedir.

Mikrobiyal Genom Madenciliği

Özellikle endüstrilerde kullanılan yeni enzimler, devasa genom sekans veri tabanlarından keşfedilmiştir. Roche’den 454, Illumina’dan Solexa veya ABI’den SoLiD gibi gelişmiş genom sıralama programları, zamanı ve maliyeti azaltır. Bu programların kullanılması, birden fazla tüm genomun iki haftadan daha kısa bir sürede tam ve doğru okunmasını destekler. Yeni enzimleri keşfetmek için iki yaklaşım izlenmektedir.

Ekstremofillerin Çeşitliliğinin Belirlenmesi

Enzimler ve FitohormonlarÖzel bir sayıda ekstremofiller hakkında 30’dan fazla makale yayınlanmıştır. Ekstremofiller, enzim üretimi için umut verici mikroorganizmalardır çünkü sıcaklık (2-12 ° C, 60-110 ° C), basınç veya radyasyon gibi aşırı fiziksel koşullar veya tuzluluk (% 2-5 NaCl) gibi jeokimyasal koşullar altında büyüyebilirler. Ekstremofiller için yüksek biyolojik çeşitlilik, bahsedilen tüm aşırı koşullar altında mevcuttur. Örneğin, farklı endüstriyel uygulamalarda başarıyla kullanılan proteazlar, lipazlar, selülazlar ve amilazlar gibi bazı termostabil enzimler vardır.
Termostabil enzimler, farklı termofilik bakterilerden izole edilmiştir. Bunlardan bazıları clostridium, thermus, thermotoga ve bacillusgibi arkhaeabakteria gibi pyrococcus, termokok veya metanopirüstür. En yaygın termostabil enzim, izole edilen Taq DNA polimerazdır. Ayrıca, termostabil enzimler, deterjan üretiminde büyük ölçüde kullanılmaktadır. Selülazlar ve ksilanazlar gibi polimer parçalayıcı enzimler, kağıt hamuru ve kağıt endüstrileri için kullanılır. Ayrıca meyve sularının ekstraksiyonu ve arıtılması, fırıncılık ürünlerinin iyileştirilmesi, tekstillerin cilalanması, taşla yıkanması ve suların biyoremediasyonu gibi diğer uygulamalarda da kullanılır.
Halofitler, çökelmeyi önleyen önemli sayıda negatif yüklü amino asit içererek tuz stresini tolere eden spesifik enzimler için üretilir. Endüstriyel uygulamalarda kullanılan en yaygın halofitler halobakteri, halobacillus ve halotermotriklerdir. Proteazlar ve lipazlar gibi termoalkalifilik enzimler, aşırı pH değerlerinin altında büyüyen mikroorganizmalar tarafından üretilir, çamaşır ve bulaşık deterjanlarında katkı maddesi olarak kullanılır.

Kaynakça:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3707634/
https://www.jbc.org/article/S0021-9258(20)45645-5/pdf

Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu

Cevap bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

Bu web sitesi deneyiminizi geliştirmek için çerezleri kullanır. Bununla iyi olduğunuzu varsayacağız, ancak isterseniz vazgeçebilirsiniz. Kabul etmek Mesajları Oku