Lương Huy Hoàng
Administrator
1. Thông tin chung
Enzyme là những chất xúc tác sinh học có khả năng tăng tốc độ phản ứng hóa học một cách đáng kể. Chúng đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh học, bao gồm tiêu hóa, trao đổi chất và tổng hợp sinh học. Enzyme cũng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như sản xuất thực phẩm, dược phẩm và hóa chất.
- Tên tác phẩm: Nature-inspired Enzyme engineering and sustainable catalysis: biochemical clues from the world of plants and extremophiles (Công trình Enzyme lấy cảm hứng từ thiên nhiên và xúc tác bền vững: những gợi ý sinh hóa từ thực vật và sinh vật ưa cực)
- Tác giả: Anwesha Chatterjee, Sonakshi Puri, Pankaj Kumar Sharma, P. R. Deepa và Shibasish Chowdhury
- Năm xuất bản: 2023
- Tóm tắt:
+ Việc sử dụng enzyme để xúc tác các phản ứng hóa học nhằm tổng hợp các sản phẩm quan trọng trong công nghiệp đang ngày càng phổ biến. Biocatalysis (sinh xúc tác) là một phương pháp thân thiện với môi trường vì nó không chỉ sử dụng nguyên liệu tái tạo, phân hủy sinh học và không độc hại mà còn giúp giảm thiểu chất thải. Trong bối cảnh đó, enzyme từ các sinh vật sống trong điều kiện khắc nghiệt (extremozyme) đã được nghiên cứu rộng rãi và ứng dụng trong các ngành công nghiệp (thực phẩm và dược phẩm), nông nghiệp và sinh học phân tử.
+ Đặc biệt, các enzyme này có khả năng xúc tác các phản ứng chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt. Kỹ thuật biến đổi enzyme đóng vai trò then chốt trong việc tích hợp hiểu biết về mối quan hệ cấu trúc-chức năng của enzyme tham chiếu và sử dụng chúng để phát triển các chất xúc tác cải tiến. Nó giúp biến đổi enzyme để tăng cường hoạt tính, độ ổn định, tính đặc hiệu với cơ chất và khả năng hoạt động với nhiều loại cơ chất khác nhau bằng cách sửa đổi thích hợp cấu trúc enzyme, qua đó tạo ra các biến thể mới của enzyme với các tính chất lý hóa được cải thiện. Trong bài viết này, chúng tôi nhấn mạnh tiềm năng ứng dụng trong công nghiệp của enzyme thực vật nói chung và phân nhóm nhỏ của chúng là các enzyme chịu đựng điều kiện khắc nghiệt (extremozyme). Do bản chất cố định, thực vật phải chịu đựng nhiều loại stress phi sinh và sinh học, buộc chúng phải phát triển các cơ chế khác nhau, bao gồm sản xuất enzyme đáp ứng stress.
+ Mặc dù các enzyme chịu đựng điều kiện khắc nghiệt từ vi sinh vật đã được nghiên cứu rộng rãi, nhưng cũng có những bằng chứng rõ ràng cho thấy thực vật và tảo cũng sản xuất các enzyme ưa cực (extremophilic enzyme) như một chiến lược sinh tồn, và chúng có thể tìm thấy ứng dụng trong công nghiệp. Bài viết điểm qua các enzyme thực vật tiêu biểu như ascorbate peroxidase, papain, carbonic anhydrase, glycoside hydrolase và các enzyme khác liên quan đến các đặc tính chịu stress của chúng và khả năng cải tiến hơn nữa thông qua kỹ thuật biến đổi enzyme. Một số trường hợp hiếm hoi về enzyme có nguồn gốc từ thực vật, cho thấy tiềm năng khai thác lớn hơn để sử dụng trong công nghiệp cũng được trình bày ở đây. Ý nghĩa tổng thể là tận dụng các manh mối sinh hóa từ enzyme thực vật để tạo ra các khung hoặc điểm tham chiếu dẫn hướng cho kỹ thuật biến đổi enzyme, hướng tới các enzyme mạnh mẽ, hiệu quả và hoạt động được trong nhiều điều kiện cơ chất/phản ứng khác nhau.
+ Đặc biệt, các enzyme này có khả năng xúc tác các phản ứng chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt. Kỹ thuật biến đổi enzyme đóng vai trò then chốt trong việc tích hợp hiểu biết về mối quan hệ cấu trúc-chức năng của enzyme tham chiếu và sử dụng chúng để phát triển các chất xúc tác cải tiến. Nó giúp biến đổi enzyme để tăng cường hoạt tính, độ ổn định, tính đặc hiệu với cơ chất và khả năng hoạt động với nhiều loại cơ chất khác nhau bằng cách sửa đổi thích hợp cấu trúc enzyme, qua đó tạo ra các biến thể mới của enzyme với các tính chất lý hóa được cải thiện. Trong bài viết này, chúng tôi nhấn mạnh tiềm năng ứng dụng trong công nghiệp của enzyme thực vật nói chung và phân nhóm nhỏ của chúng là các enzyme chịu đựng điều kiện khắc nghiệt (extremozyme). Do bản chất cố định, thực vật phải chịu đựng nhiều loại stress phi sinh và sinh học, buộc chúng phải phát triển các cơ chế khác nhau, bao gồm sản xuất enzyme đáp ứng stress.
+ Mặc dù các enzyme chịu đựng điều kiện khắc nghiệt từ vi sinh vật đã được nghiên cứu rộng rãi, nhưng cũng có những bằng chứng rõ ràng cho thấy thực vật và tảo cũng sản xuất các enzyme ưa cực (extremophilic enzyme) như một chiến lược sinh tồn, và chúng có thể tìm thấy ứng dụng trong công nghiệp. Bài viết điểm qua các enzyme thực vật tiêu biểu như ascorbate peroxidase, papain, carbonic anhydrase, glycoside hydrolase và các enzyme khác liên quan đến các đặc tính chịu stress của chúng và khả năng cải tiến hơn nữa thông qua kỹ thuật biến đổi enzyme. Một số trường hợp hiếm hoi về enzyme có nguồn gốc từ thực vật, cho thấy tiềm năng khai thác lớn hơn để sử dụng trong công nghiệp cũng được trình bày ở đây. Ý nghĩa tổng thể là tận dụng các manh mối sinh hóa từ enzyme thực vật để tạo ra các khung hoặc điểm tham chiếu dẫn hướng cho kỹ thuật biến đổi enzyme, hướng tới các enzyme mạnh mẽ, hiệu quả và hoạt động được trong nhiều điều kiện cơ chất/phản ứng khác nhau.
- Summary:
+ The use of enzymes to accelerate chemical reactions for the synthesis of industrially important products is rapidly gaining popularity. Biocatalysis is an environment-friendly approach as it not only uses non-toxic, biodegradable, and renewable raw materials but also helps to reduce waste generation. In this context, enzymes from organisms living in extreme conditions (extremozymes) have been studied extensively and used in industries (food and pharmaceutical), agriculture, and molecular biology, as they are adapted to catalyze reactions withstanding harsh environmental conditions.
+ Enzyme engineering plays a key role in integrating the structure-function insights from reference enzymes and their utilization for developing improvised catalysts. It helps to transform the enzymes to enhance their activity, stability, substrates-specificity, and substrate-versatility by suitably modifying enzyme structure, thereby creating new variants of the enzyme with improved physical and chemical properties. Here, we have illustrated the relatively less-tapped potentials of plant enzymes in general and their sub-class of extremozymes for industrial applications. Plants are exposed to a wide range of abiotic and biotic stresses due to their sessile nature, for which they have developed various mechanisms, including the production of stress-response enzymes.
+ While extremozymes from microorganisms have been extensively studied, there are clear indications that plants and algae also produce extremophilic enzymes as their survival strategy, which may find industrial applications. Typical plant enzymes, such as ascorbate peroxidase, papain, carbonic anhydrase, glycoside hydrolases and others have been examined in this review with respect to their stress-tolerant features and further improvement via enzyme engineering. Some rare instances of plant-derived enzymes that point to greater exploration for industrial use have also been presented here. The overall implication is to utilize biochemical clues from the plant-based enzymes for robust, efficient, and substrate/reaction conditions-versatile scaffolds or reference leads for enzyme engineering.
+ Enzyme engineering plays a key role in integrating the structure-function insights from reference enzymes and their utilization for developing improvised catalysts. It helps to transform the enzymes to enhance their activity, stability, substrates-specificity, and substrate-versatility by suitably modifying enzyme structure, thereby creating new variants of the enzyme with improved physical and chemical properties. Here, we have illustrated the relatively less-tapped potentials of plant enzymes in general and their sub-class of extremozymes for industrial applications. Plants are exposed to a wide range of abiotic and biotic stresses due to their sessile nature, for which they have developed various mechanisms, including the production of stress-response enzymes.
+ While extremozymes from microorganisms have been extensively studied, there are clear indications that plants and algae also produce extremophilic enzymes as their survival strategy, which may find industrial applications. Typical plant enzymes, such as ascorbate peroxidase, papain, carbonic anhydrase, glycoside hydrolases and others have been examined in this review with respect to their stress-tolerant features and further improvement via enzyme engineering. Some rare instances of plant-derived enzymes that point to greater exploration for industrial use have also been presented here. The overall implication is to utilize biochemical clues from the plant-based enzymes for robust, efficient, and substrate/reaction conditions-versatile scaffolds or reference leads for enzyme engineering.
2. Bản đầy đủ
Các bạn có thể tham khảo Tại đâyChúc các bạn có một ngày làm việc hiệu quả!
Sửa lần cuối bởi điều hành viên:
Bài viết liên quan
