¿Qué tipo de macromolécula es una enzima?

Como todos sabemos, los organismos vivos están compuestos de células. Las enzimas son los catalizadores del metabolismo en el cuerpo humano, y solo cuando las enzimas están presentes pueden tener lugar reacciones químicas en el cuerpo humano, puede continuar el metabolismo en el cuerpo y cada célula puede mostrar todo tipo de actividades vitales. Cuantas más enzimas haya en el cuerpo, más completa y saludable será la vida. La mayoría de las enfermedades humanas están relacionadas con la deficiencia enzimática o el trastorno de síntesis.

De hecho, las enzimas están presentes en nuestra vida cotidiana, como los detergentes para la ropa enriquecidos con enzimas, la creatina quinasa y otros tipos de indicadores de «enzimas» en la sangre, etc., que son «enzimas» por todas partes. Hoy, echemos un vistazo a las enzimas y sus funciones.

¿Qué es una enzima?

Las enzimas son proteínas con una alta eficiencia y efectos catalíticos específicos. Casi todas las reacciones metabólicas del cuerpo requieren la participación de enzimas, y el control del metabolismo de los materiales se realiza principalmente a través de la regulación de la actividad enzimática. Ahora está claro que muchas enfermedades humanas se deben a la mutación, reducción o ausencia de ciertas enzimas y, por lo tanto, la deficiencia o mutación enzimática puede causar trastornos metabólicos y conducir a enfermedades. Un catalizador solo acelera una reacción química hasta un punto de equilibrio, no cambia el punto de equilibrio.

Lo mismo ocurre con las enzimas, aunque son extremadamente eficientes en comparación con los catalizadores no enzimáticos; además, las enzimas catalizan solo ciertas reacciones químicas de sustancias específicas (llamadas efectoras), produciendo ciertos productos sin subproductos, es decir, las enzimas tienen un grado muy alto de especificidad. La capacidad catalítica de una enzima se denomina actividad enzimática, que puede medirse, y la cantidad de enzima se expresa a menudo en términos de su actividad. La medición de la actividad de ciertas enzimas a menudo ayuda en el diagnóstico de enfermedades, por lo que la enzimología está muy relacionada con la etiología, el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades.

La naturaleza de las enzimas

Durante las dinastías Shang y Zhou en China, hay registros de las actividades de producción de enzimas en microorganismos, como la elaboración de cerveza, salsa y jarabe. Sin embargo, no fue hasta principios del siglo XX cuando se llegó a una conclusión sobre la naturaleza de las enzimas; a mediados del siglo XIX, todavía se creía que las enzimas tenían que trabajar en organismos vivos; El significado griego original de la palabra «enzima» era «en levadura», y no fue hasta que se descubrió en 1897 que los extractos de levadura libres de células podían fermentarse que se comprendió que las enzimas podían seguir funcionando fuera de la célula.

En 1926, J. B. Sumner, un bioquímico estadounidense, purificó la ureasa y la cristalizó, demostrando que era una proteína, que fue el primero en proponer el concepto de que las enzimas son proteínas. Sin embargo, la autoridad académica de la época más objeción, no creo que la enzima se haya cristalizado, por el contrario, creo que la cristalización de la proteína no está funcionando, mientras que el papel de los contaminantes unido a la naturaleza de lo desconocido. Más tarde, otros científicos también purificaron y cristalizaron la pepsina y la tripsina, así como otras hidrolasas proteicas, y también demostraron que son proteínas. La esencia de la enzima es una proteína. Esta conclusión es reconocida por la comunidad científica.
Se han descubierto miles de enzimas, se han purificado y cristalizado cientos de enzimas, se han analizado y determinado la estructura química del primer nivel de la enzima, y se ha demostrado que son proteínas. El concepto de que las enzimas son proteínas es tan sólido que sería inapropiado llamarlas enzimas si se descubrieran macromoléculas con propiedades catalíticas distintas de las proteínas. Por lo tanto, varios ácidos ribonucleicos recién descubiertos con actividad catalítica han sido llamados enzimáticos.

Especificidad enzimática

Una de las características más llamativas de una enzima es la especificidad (o especificidad) de la reacción que cataliza. Esto se refiere tanto a la elección de los efectores de la enzima como a la especificidad de la reacción que cataliza. El grado de especificidad varía de una enzima a otra.
Por ejemplo, la ureasa solo cataliza la hidrólisis de la urea a CO2 y NH3; la succinato deshidrogenasa solo succínico ácido como efector, su especificidad es extremadamente estricta, lo que puede denominarse especificidad absoluta, más enzimas tienen una selectividad de grupo o enlace químico común; como la fosfatasa puede catalizar la hidrólisis de muchos tipos de compuestos que contienen ácido fosfórico para eliminar el ácido fosfórico, y las esterasas catalizan la hidrólisis del enlace éster de muchos compuestos diferentes, la selección de los menos estrictos, el. Esto puede denominarse especificidad relativa.

Se puede observar que la especificidad de las diferentes enzimas para la acción de las sustancias varía enormemente, incluso en la misma clase de enzimas, debido a las diferentes fuentes, el grado de especificidad del grado estricto de inconsistencia.

Importancia de las enzimas

El cuerpo humano y otros organismos experimentan miles de reacciones químicas diferentes. Todas las actividades como la digestión, la absorción, el transporte, la síntesis, la secreción, la locomoción y la reproducción (comúnmente denominadas metabolismo de sustancias) se basan en reacciones químicas. La mayoría de estas reacciones son lentas, pero las enzimas las aceleran para que las diversas actividades de las que depende la vida puedan llevarse a cabo de manera oportuna. La gran mayoría de estas reacciones tienen lugar en la célula; cada reacción es catalizada por una enzima diferente; la célula contiene miles de enzimas, segregadas en diversos orgánulos, que catalizan metódicamente reacciones críticas para la vida.

Tomemos como ejemplo el almidón que comemos todos los días, el almidón se digiere en el tracto digestivo y se hidroliza a glucosa por la amilasa y otras enzimas catalíticas, mientras que la glucosa entra en la célula, que también es catalizada por enzimas, y los diversos metabolismos de la glucosa en la célula son aún más una serie de reacciones catalizadas por enzimas, que oxidan la glucosa en dióxido de carbono y agua y suministran energía, y también pueden convertirse en otras sustancias como la grasa. En comparación con la oxidación de la glucosa en el cuerpo y su combustión fuera del cuerpo, aunque los productos son dióxido de carbono y agua, y ambos liberan energía, la oxidación de la glucosa en el cuerpo está catalizada por enzimas y se lleva a cabo en condiciones suaves, como la temperatura ambiente, y pasa por una serie de pasos y libera gradualmente energía que puede utilizarse fácilmente, lo que es extremadamente diferente de la combustión fuera del cuerpo.

I. En la industria de la fermentación de alimentos

La elaboración de la salsa de soja implica el uso de proteasas secretadas por Aspergillus oryzae para descomponer las proteínas de las materias primas y degradarlas en péptidos, aminoácidos, etc., con el fin de producir salsa de soja con color, aroma y sabor. Por ejemplo, la proteasa ácida utilizada en la producción de salsa de soja puede compensar la falta de enzima en la grosella, promover la descomposición de proteínas en las materias primas de la salsa de soja y el vinagre, fortalecer el proceso de producción y facilitar la producción a gran escala. Además, la hidrólisis de la proteasa puede aumentar el contenido de nitrógeno amino en los licores de salsa de soja, promoviendo así el proceso de fermentación y la formación de sustancias aromáticas y de sabor. Al mismo tiempo, también ayuda a mejorar la tasa de utilización de las materias primas, ahorrar alimentos, reducir costes y contribuir a la mejora de la producción y la estabilidad de la calidad del producto.

II. En la elaboración de cerveza

Cuando se reduce la cantidad de malta y se aumentan los materiales auxiliares, a menudo se necesita proteasa suplementaria para degradar completamente las proteínas, y la proteasa ácida microbiana también es un clarificador de cerveza eficaz.

III. En la producción de curtidos

La proteína fibrosa de la piel, materia prima del curtido, es un componente útil del cuero, pero también hay muchas proteínas no fibrosas en el espacio fibroso y la epidermis. El contenido de estas proteínas es pequeño, si no se eliminan, el cuero acabado se volverá rígido y quebradizo. Por lo tanto, tenemos que depender de la proteasa. La proteasa se utiliza en el procesamiento del cuero para la descomposición de las proteínas intersticiales. La producción nacional de preparación de proteasa neutra y alcalina puede utilizarse para el depilado enzimático.

Cuatro. Se utiliza en la fabricación de gelatina y fibra de colágeno soluble:

Industria con agua de cal que lixivia la piel, los huesos y otras materias primas en el aceite y la grasa y proteínas diversas, etc., este proceso lleva mucho tiempo, hasta varios meses, requiere mucha mano de obra, baja tasa de gelatina y consumo de energía, con purificación de proteasa de colágeno, pureza de gelatina, calidad, uniformidad relativa de la masa molecular, disposición molecular del conjunto, el ciclo de producción es corto, el rendimiento de gelatina es alto.

V. Se utiliza para el pretratamiento de la lana. Teñido a baja temperatura:

La lana con teñido a alta temperatura dañará la resistencia de la lana y provocará fácilmente la contracción del fieltro de fibra y la erección del cuerpo del cabello, con el tratamiento de proteasa de la lana, teñido en el punto de ebullición, la tasa de color de 2 minutos casi hasta el 100 %, el color y el brillo del producto terminado son brillantes, se sienten regordetes y el agua residual en el contenido de combustible se reduce considerablemente.

Para el desgomado de la seda:

Las telas de seda cruda deben ser desgomadas, el pegamento de seda es una proteína, nuestro país ha utilizado tradicionalmente el método de jabón alcalino de refinado a alta temperatura para el desgomado, con muchos inconvenientes, invasión alcalina del pigmento de seda, fácil de afectar el brillo, y con el desgomado con proteasa, el producto terminado es lubricado y suave al tacto, brillante y luminoso, y el tiempo de desgomado es corto, la temperatura de funcionamiento es baja y la productividad aumenta.

Ingeniería genética de enzimas e ingeniería de proteínas, biocatálisis industrial en la década de 1990, el auge de la evolución dirigida de proteínas, el desarrollo de la tecnología genómica y proteómica. El núcleo de la biocatálisis industrial es la aplicación de enzimas. En comparación con la catálisis química tradicional, la biocatálisis tiene las ventajas de la especificidad de sitio y la estereoespecificidad, lo que permite a las personas llevar a cabo una «revolución» según sus deseos sin necesidad de comprender la estructura de la enzima, y puede utilizarse para la clonación de genes, la mutación aleatoria o la hibridación, la mutación dirigida y la construcción de bibliotecas de mutaciones mediante métodos de PCR propensos a errores. Las bibliotecas de mutaciones pueden construirse mediante clonación, mutación aleatoria o hibridación, mutación dirigida y PCR propensa a errores, que pueden combinarse con estrategias de cribado de alto rendimiento para mejorar la actividad enzimática, la estabilidad, la estereoselectividad y las propiedades de reacción no acuosa.

La xilanasa es una enzima clave para la degradación de la hemicelulosa y, en China, utilizamos el gen de Streptomyces olivaceus para transferirlo a la levadura Pichia piscine Pichiapastoris para obtener una expresión eficiente. La actividad enzimática fue de 1200 U/mL y la actividad específica fue de 2869 U/mg. Tiene muy buena resistencia a la degradación por proteasas [3]. Los cuatro genes del hongo acidófilo Biospora sp. MEY-1 se clonaron con éxito en Saccharomyces cerevisiae para su expresión heteróloga, y la actividad específica de la enzima recombinante de la levadura XYL11 fue de 1.8831 U/mg, y la enzima retuvo más del 87 % de su viabilidad a 90 ℃ durante 10 min. La degradación del xilano de avena produce principalmente xilosa y xilano-disacárido, que tiene buena resistencia a la degradación por proteasas [8]. El gen productor de xilano de la grosella negra IME-216 se clonó y expresó en Saccharomyces cerevisiae, y el vigor se incrementó a 90 000 U/mL [8], y el resto de los más de 30 genes de xilanasa se expresaron en Escherichia coli y otros trabajos no se mencionarán en detalle.

Las enzimas para piensos se han convertido en la industria de enzimas de más rápido crecimiento y más fuerte en la industria mundial de enzimas industriales. La fitasa es un aditivo para piensos que permite degradar el ácido fítico en fosfato inorgánico e inositol en los piensos. El Instituto de Investigación de Piensos de la Academia China de Ciencias Agrícolas recombinó el gen de la fitasa de Aspergillus niger963 en Saccharomyces cerevisiae para obtener una expresión altamente eficiente, y la actividad enzimática alcanzó 8×105UI/mL, que fue más de 3000 veces superior a la del Aspergillus niger original, y fue mucho mayor que la de los hongos modificados genéticamente reportados en el extranjero [4, 11]. 11], y se han establecido varias empresas de producción en China.

La celulasa es un sistema enzimático complejo multienzimático, el diseño irracional es el método actual de evolución dirigida de la celulasa, la exonucleasa de celulosa de Aspergillus xylosus y la endonucleasa de celulosa han estado en fagos para demostrar la función. En la actualidad, se han clonado y expresado varios genes de celulasa de alcalinidad media, que pueden utilizarse en textiles y detergentes, y se ha optimizado el cultivo de bacterias de ingeniería de endocelulasa neutra para su uso en la industria papelera, con una actividad enzimática de hasta 32 529 U/mL [10], lo que supone un aumento de 7,8 veces la cepa original. El gen de la celulasa multifuncional de Fusarium ampullaia crossean se expresó en E. coli, y se obtuvo una línea de celulasa de alta actividad específica, con buena actividad hidrolítica contra el xilano, los glucósidos disacáridos de fibra de p-nitrofenol y la carboximetilcelulosa [5]. La clonación del gen de la swollenina de Mycobacterium anthropophilum S38 puede estar alterando los enlaces de hidrógeno, que es un componente del sistema de celulasa de degradación fúngica [6]. Además, en China se han llevado a cabo investigaciones sobre el sistema enzimático de degradación de la lignocelulosa de la termita gigante de alas amarillas.

La lipasa es una clase importante de enzimas en la biosíntesis. En la actualidad, China ha establecido una plataforma técnica para la modificación, producción y aplicación de tres genes de lipasa madurados mediante diseño racional. La actividad enzimática de Penicillium expansum FS8486 se incrementó en un 317 % utilizando tecnología de reorganización genética [7]. Estructura de «tapa» de la lipasa para la mutación dirigida, para obtener lipasa de tapa abierta, actividad enzimática específica aumentada 5,7 veces, eficiencia catalítica bifásica aumentada 1,8 veces [8].
China también construyó la bacteria de ingeniería de visualización de superficie, la bacteria de ingeniería E. coli, la bacteria de ingeniería Picrosporum, la plataforma de tecnología de cultivo de alta densidad, la Pseudohyphae Candida sp. La actividad de la lipasa 99-125 alcanzó más de 15 000 U/mL [9]. La lipasa clonada Rhizopus miehei se expresó con éxito en dos levaduras Pichia, y la actividad enzimática más alta alcanzó 18 000 U/mL. La actividad enzimática no disminuyó a 4 ℃ durante 6 meses, y el rendimiento de biodiésel fue superior al 95 % a las 12 h [9]. El gen de la lipasa de Rhizopuschinensis se clonó con éxito en Picrosylla, y las dos proteínas chaperonas coexpresadas pudieron aumentar la actividad enzimática en un 30 %, y la actividad enzimática alcanzó las 16 200 U/mL [10-11]. Al mismo tiempo, también se llevó a cabo el estudio de la lipasa unida a las células con buena tolerancia a los disolventes orgánicos y estabilidad térmica.

La amilasa es una enzima industrial muy importante, que representa el 25 % del mercado de enzimas. En la actualidad, la industria se centra principalmente en las enzimas de alta temperatura, las arqueas anaerobias termofílicas de boca líquida de aguas profundas del género Thermococcus. Thermococcus produjo enzimas extracelulares resistentes al calor a alta temperatura, con una temperatura óptima de 95 ℃, 100 ℃ todavía tiene un 60 % de viabilidad del gen de la enzima que fue clonado por PCR y se expresó en E. coli [7]. También se aislaron dos cepas de bacterias Geobacillus productoras de almidón resistentes al calor de Tengchong, Yunnan, y la viabilidad específica fue de 1320 y 890 U/mg después de la purificación [7]. El gen de Bacillus alcalophilus se clonó mediante PCR, en la que Bacillus subtilis se expresó heterológicamente con una actividad de 450 U/mL [9]. La α-amilasa ácida mesófila, que ahorra y reduce energía para el procesamiento del almidón, Bacillus sp. El gen de la α-amilasa tiene un 98 % de homología con el gen de la α-amilasa de B. amyliquefaciens [7].

La mannanasa pertenece a la hemicelulasa y es adecuada para la preparación de oligosacáridos de manano. La empresa de preparación de enzimas Richeng de la ciudad de Zhaodong, con la bacteria de ingeniería Aspergillus niger, tiene una actividad de expresión de β-mananasa ácida de 20 000 U/mL, para el nivel actual de cepas de producción de 25 veces, en la posición de liderazgo de las bacterias de ingeniería genética fúngica [10]. Se obtuvo un mutante de β-mananasa MAN 47 de A. tabescens con alta resistencia a la temperatura y al ácido mediante una mutación dirigida de barajado de ADN, y la actividad enzimática a alta temperatura de 80 ℃ y pH 4,0 fue 10 veces mayor que la del tipo salvaje. La introducción selectiva de sitios de N-glicosilación permitió la expresión tanto del tipo salvaje como del mutante en A. tabescens, y se mejoraron la estabilidad térmica, la estabilidad ácida y la resistencia a la proteasa. También se obtuvieron tres mutantes con una actividad mananasa de 3 a 5 veces superior a la del tipo silvestre [10-11]. Se clonó una β-1,4-mananasa termoestable de Thermoanaerobacter thermophilus, que tenía la mayor actividad a 80 ℃ en pozos de petróleo de alta temperatura y baja permeabilidad y frente a la goma hidroxiguar. La vida media de esta enzima es de 46 h [10].

La lacasa es una polifenol oxidasa que contiene cobre, una enzima ligninolítica que también puede catalizar la síntesis de fenoles, aminas aromáticas y oligómeros. La actividad de expresión del gen de la lacasa clonado de Tanya ruderalis en Saccharomyces cerevisiae fue de 9,03 U/mL, que fue 3 veces mayor que la de la cepa original [5]. La lacasa de Panus rudis de gramíneas silvestres se transformó en levadura Picros para su secreción y expresión, y la actividad específica de la enzima fue de 16,17 U/mg, lo que supuso un aumento de 4,4 veces mediante mutación dirigida y mutación aleatoria [7]. La nueva lacasa bacteriana marina se sometió a mutagénesis dirigida a aminoácidos, y la vida media del mutante se triplicó, y la proteína soluble aumentó un 244 % en comparación con la anterior a la optimización. El rendimiento de fermentación fue 7,9 veces mayor que el del tipo salvaje [10]. La actividad enzimática de la lacasa de una cepa de hongo tropical de pudrición blanca alcanzó 11 400 U/L (método del guayacol) [7].

La pululanasa, también conocida como taumatina polisacaridasa, es una enzima desramificante que rompe los enlaces α-1,6-glucosídicos. Thermococcus sp. HJ21 produce pululanasa extracelular de alta temperatura con una temperatura óptima de 95 ℃, y la actividad enzimática sigue siendo superior al 50 % a 100 ℃ durante 2 h [7]. El gen de esta enzima fue clonado por PCR. Se clonó Anoxy bacillus sp. p28 en la secuencia del gen de la purulanasa y se construyó un plásmido recombinante. Transformado en E. coli, el producto fue una maltotriosa simple, una pullulanasa de tipo I. El gen de la purulanasa de Bacillus sp. anaeróbico resistente al calor aislado de las aguas termales de Tengchong se introdujo en Bacillus subtilis y se expresó. A 60 ℃ y 48 h aún conservaba más del 50 % de viabilidad, y la actividad enzimática extracelular era de 42 U/mL, lo que suponía un aumento de 40 veces en la viabilidad de la expresión [10]. Mediante la tecnología de inactivación y recombinación de genes, Nanjing Bestjie Bioengineering Company modificó el gen de la pululanasa de Bacillus silvestre y creó una enzima compuesta con glucoamilasa, que puede preparar glucosa con un valor DE superior a 96,5, y el nombre comercial es serie High DEX, que puede satisfacer la producción de glucosa y alcanza el nivel internacional [10].

La penicilina acilasa es la enzima clave en la industria de los antibióticos β-lactámicos. China ha entrado con éxito en la industria de los antibióticos de síntesis enzimática, la penicilina acilasa por mutagénesis para obtener una cepa mutante con una viabilidad de 820 U/mL [2]. La clonación del gen de la penicilina acilasa de Bacillus megaterium se expresó en Bacillus subtilis con una viabilidad de 30 U/mL [4]. La penicilina acilasa se secretó y expresó en Bacillus subtilis a 864 U/L, lo que fue 144 veces mayor que el rendimiento del productor de tipo salvaje Bacillus A. faecalis [5]. La penicilina acilasa de B. faecalis se secretó y expresó en E. coli, y la actividad enzimática del cultivo mejorado de la bacteria modificada fue >2000 U/L. La acilasa del ácido 7-amino cefalosporánico (acilasa GL-7-ACA) podía transformar la cefalosporina C y se expresaba en E. coli, con la mayor actividad enzimática de hasta 266 U/L [5], y la penicilina acilasa de Bacillus megaterium inmovilizada en el vector Eupergitc produjo 30 lotes de transformaciones sucesivas. La enzima se inmovilizó con el vector Eupergitc y se produjo en 30 lotes consecutivos sin disminución de la actividad [6].

La D-aminoácido oxidasa puede catalizar la producción de D-aminoácidos para producir los correspondientes cetoácidos y amoníaco, esta enzima y la ácido 7-aminocefalosporánico acilasa (7-ACA acilasa) producen en dos pasos cefalosporinas, materia prima importante del ácido 7-aminocefalosporánico (7-ACA). Se construyó una Picrosporum spp. recombinante altamente expresada utilizando D-aminoácido oxidasa expresada por levadura metanólica, y la viabilidad de fermentación alcanzó 8000-12000 U/L en tanques de 14 L [5]. Se construyó la D-aminoácido oxidasa expresada por fusión de levadura Picot con una viabilidad de 1700 U/L [5], y también se construyeron dos tipos de acilasas GL-7-ACA recombinantes, con cepas constitutivas de hasta 1500 U/L y cepas inducibles de hasta 900 U/L, y la tasa de conversión de las enzimas inmovilizadas alcanzó el 97 % [5]. El gen de la D-aminoácido oxidasa de Saccharomyces cerevisiae se transfirió a E. coli con un vigor de expresión de 23,3 U/mL [5].
La D-aminoácido oxidasa se inmovilizó y transformó en resina epoxi Amberzyme para 14 lotes sin disminución de la viabilidad [6]. La P-hidroxifenilglicina es un intermediario importante en la semisíntesis de antibióticos β-lactámicos, que puede prepararse mediante una preparación catalítica en dos pasos de Amberzyme y D-carbamoil hidrolasa, y la solubilidad se multiplicó por 6 en E. coli mediante mutación aleatoria de D-carbamoil hidrolasa[6], y la expresión recombinante de E. coli con escasa solubilidad de D-arbamoil hidrolasa, y la coexpresión de chaperonas moleculares aumentó la solubilidad de la expresión en aproximadamente 3 veces[7].

La reducción asimétrica de compuestos carbonílicos por carbonil reductasa se utiliza ampliamente para la preparación de alcoholes quirales. El etil (S)-4-cloro-3-hidroxibutirato se preparó mediante la carbonil reductasa de Streptomyces azureus. Su bacteria recombinante, E. coli BL21, preparó etil (S)-4-cloro-3-4-fenilbutirato y metil (S)-o-cloromandelato con valores de conversión y ee superiores al 99 %. Se incrementaron los valores de ee enantiomérica y los rendimientos de los productos de expresión homóloga del gen de la carbonil reductasa de la levadura de panadería. Se clonó una nueva carbonil reductasa de tipo (S) a partir del genoma de pseudohifas casi lisas, y la bacteria recombinante E. coliBL 21 fue capaz de preparar (S)-fenilglicol con una pureza óptica del 99,1 % y un rendimiento del 89,6 % [8,11].

La β-glucosidasa es un componente importante del sistema de celulasa, que puede hidrolizar la celobiosa y la celobiosa soluble en glucosa y los ligandos correspondientes, hidrolizar los enlaces β-glucosídicos y sintetizar nuevos derivados del azúcar. La β-glucosidasa de Aspergillus suisse, mediante el knockout génico y la mutación de aminoácidos, la actividad enzimática del mutante fue 143 veces mayor que la del tipo salvaje [9]. El gen de la β-glucosidasa de Sphingobacterium neoformans se expresó con éxito en E. coli, que puede convertir los glucósidos de isoflavona para producir los glucósidos correspondientes [10]. La expresión heteróloga de la β-glucosidasa en el tracto intestinal de la termita de la leche de Taiwán E. coli utilizando un sistema de expresión procariótico dio como resultado un aumento de 2,6 veces en la actividad de la enzima mutante en comparación con la enzima de tipo salvaje. También mejoró la tolerancia a la glucosa y la estabilidad térmica [10]. La β-glucosidasa de Penicillium obliquum se modificó genéticamente y se obtuvieron tres cepas de expresión por transformación, y la actividad enzimática se multiplicó por 3,4-3,7 en comparación con la cepa original [10], y el gen de la β-glucosidasa resistente al calor se aisló de una bacteria priónica no competente y se clonó en E. coli, y la actividad enzimática se multiplicó por 17 [4]. Se seleccionó una β-glucosidasa tolerante a la glucosa de un macrogenoma marino y se clonó en E. coli para una expresión eficiente, y las concentraciones de glucosa por debajo de 400 mmol/L promovieron la enzima, y hasta una concentración de glucosa de 1000 mmol/L, la actividad enzimática fue del 50 % [8,11]. Se utilizaron la reorganización del ADN y la mutagénesis dirigida para mejorar la estabilidad de la β-glucosidasa, y la vida media de inactivación por calor a 61 ℃ de los cuatro mutantes se multiplicó por 14,16, 68 y 44 en comparación con la del tipo salvaje. La resistencia al calor mejoró significativamente [8].

La galactosidasa, también conocida como lactasa, descompone la lactosa en grupos de glucosa y galactosilo y puede sintetizar oligosacáridos. La β-galactosidasa, una enzima transglucosilante eficiente, se obtuvo del lodo del fondo marino mediante un método macrogenómico, y se solubilizó y expresó en E. coli, toleró disolventes orgánicos y sintetizó oligo-galactosa en rendimientos de hasta el 51,6 % [9]. La α-galactosidasa de Aspergillus se fermenta sólidamente con una actividad enzimática de 305 UI/g [6]. La β-galactosidasa de Sulfolobus solfataricus P2 se modificó molecularmente para construir un mutante, y la enzima mutante, F441Y, produjo oligogalactosa con un rendimiento del 61 %, que fue aproximadamente un 10 % superior al del tipo silvestre [9].

La nitrilo hidratasa tiene importantes aplicaciones en la síntesis de amidas, ácidos carboxílicos y sus derivados, catalizando la producción de acrilamida a partir de acrilonitrilo, con una viabilidad de fermentación de hasta 6000 unidades internacionales en Nocardia sp. YS-2002, que se expresa en E. coli y Picrosporum [5].

La inulinasa es una enzima hidrolítica que hidroliza el enlace fructosídico β-2,1-D-fructofructosa de la inulina para producir oligofructosa, y se divide en dos tipos: endonucleasa y exonucleasa. El gen de la endonucleasa de la inulina de Aspergillus niger se clonó en la levadura Bichiria para obtener una expresión eficiente, y la actividad de la enzima recombinante alcanzó 128 U/mL, lo que alcanzó el nivel internacional [9].

La alginato sintasa, el alginato se utiliza ampliamente en el campo de la alimentación, la medicina y la industria ligera, puede utilizarse para producir alginato a partir de maltosa mediante el método de una sola enzima, a través del diseño racional de moléculas enzimáticas y la tecnología de barajado de ADN de dos cepas GRAS y dos bacterias termófilas clonadas a genes de alginato sintasa y llevado a cabo con éxito la expresión de alta eficiencia, y se ha realizado en la producción industrial [5].

La proteasa neutra se utiliza ampliamente en la producción industrial, el plásmido recombinante del gen Npr de Bacillus subtilis AS1398 se transfirió a B. subtilis AS 1398 para obtener una bacteria recombinante multicopia, y la estabilidad del plásmido de la bacteria recombinante se mantuvo al 100 % durante 30 generaciones consecutivas, y el nivel de expresión de la proteasa se multiplicó por más de 1 para alcanzar 24 000-28 000 U/ [10]. mL [10]. La cepa de B. subtilis con virulencia nematicida eficiente se optimizó para el cultivo con el fin de obtener una actividad proteasa de hasta 12 379 U/mL, que era 5 veces mayor que la anterior a la optimización, y se aplicó el sistema de expresión de B. subtilis WB600 para construir una biblioteca de mutaciones aleatorias con el fin de obtener un mutante termoestable, que se utilizó como base para el biocida [8]. La metaloproteinasa de matriz humana está estrechamente relacionada con la metástasis tumoral, y la enzima se clonó y expresó con éxito en E. coli, lo que sienta las bases para el estudio del mecanismo de la enzima y la metástasis tumoral y la búsqueda de inhibidores específicos de la enzima [5].

La glucanasa es una hidrolasa, dividida en endonucleasa y exonucleasa, que se utiliza en la producción de cerveza y la adición de piensos. El gen de la β-1,3-1,4-glucanasa de Penicillium thermophilum se clonó en un vector de expresión procariota y se transfirió a E. coli BL 21 inducida con una actividad enzimática de 240 U/mL [8], y el gen de la β-1,3-glucanasa endonucleasa de Streptomyces sp. El gen de la endonucleasa β-1,3-glucanasa de Streptomyces sp. S27 se expresó eficazmente en E. coli, que hidroliza los polisacáridos de la kombucha, etc., y puede inhibir los hongos patógenos y productores de toxinas [8]. El gen de la endoglucanasa de Aspergillus longum se introdujo en Picrosporum para su expresión, y la actividad enzimática de la bacteria recombinante III alcanzó 110 U/mL, que se optimizó para aumentar en un 50 % [8]. Mutación puntual extremadamente resistente al calor Endoglucanasa Thermotogamaritima Cell-12B, la temperatura óptima de la enzima de 95 ℃, 90 ℃ aún conserva el 70 % de vida.
El ácido N-acetilneuramínico es uno de los ácidos salivales más importantes en los organismos vivos, y la cadena de azúcar del ácido salival participa en muchos procesos vitales. El ácido CMP-salival promueve la regeneración de las células neuronales, y la modificación de la base del gen de la ácido CMP-salival sintetasa dio lugar a una expresión altamente eficiente en E. coli, con la expresión de la enzima representando el 26,5 % de la proteína total, y la actividad enzimática de 100 U/L, que fue 850 veces mayor que la de la cepa de partida [4]. 5 % de la proteína total, y la actividad enzimática de 100 U/L, que era 850 veces la de la cepa de partida [4]. La enzima de desintoxicación de la aflatoxina es una oxigenasa, y el gen se construyó mediante tecnología recombinante para expresarse en fermentación de alta densidad en Saccharomyces cerevisiae, y la enzima representó el 56 % de la proteína total, y la cantidad de expresión alcanzó los 814,5 mg/L [6]. El plásmido recombinante del gen de mutación de la enzima se introdujo en E. coli para amplificarlo y transferirlo a Saccharomyces cerevisiae, y se estableció una biblioteca de mutaciones, y la actividad enzimática del mutante A1773 se multiplicó por 5. El mutante A1242 mostró un aumento de 3,5 veces en la resistencia a altas temperaturas. El mutante DS1474, con una actividad enzimática específica de 56 U/mg, y el mutante DS896, con una actividad enzimática específica de 44 U/mg [9], han sido aprobados como productos enzimáticos para la desintoxicación en piensos.

La infección fúngica por Aspergillus fumigatus es un problema difícil para la salud humana, el estudio sistemático del genoma de Aspergillus fumigatus más de 50 genes relacionados con la vía de glicosilación, se ha clonado a partir de Aspergillus fumigatus, quitinasa, fosfomanano isomerasa, O-manosiltransferasa, α-1,4-N-acetilglucosaminiltransferasa, α-glucosidasa I y genes de CMP-salivarsil sintetasa, el mecanismo de glicosilación fúngica para comprender, el desarrollo de fármacos modificados genéticamente y las infecciones antifúngicas [6].

La L-asparaginasa tiene un claro efecto terapéutico sobre la leucemia, a través de la tecnología de recombinación del ADN, el fragmento de anticuerpo de cadena única específico de la L-asparaginasa y la enzima para construir una proteína de fusión para mejorar la estabilidad de la enzima in vivo, la actividad de la enzima recombinante E. coli AS 1357 aumentó hasta 228 U/mL, lo que es comparable a la bacteria silvestre más de 50 veces. El gen de la esterasa se transfirió a E. coli mediante el método de macrogenómica, y la bacteria de ingeniería construida mejoró el vigor, con una cantidad de expresión de 200 mg/L, el vigor enzimático hasta 180 U/mg, y la estabilidad térmica a 60 ℃ se mejoró en 144 y 196 veces en comparación con la del tipo salvaje, y se obtuvo una novedosa esterasa mutante poliéster degradadora de pesticidas que podía degradar clorpirifos, deltametrina y flucitrinas [9].
La pectinasa alcalina se produjo mediante fermentación de levadura Picher recombinante, y la mayor producción de enzimas fue de 1315 U/mL a partir de 1 t de fermentador [8]. La actividad pectinasa del cultivo de Aspergillus niger EIM-6 se optimizó a 30 231 U/mL [8,11]. El gen de la hidroxilasa de salicilato de Pseudomonas clonado en E. coli expresó dos enzimas degradadoras de naftaleno que degradan el ácido salicílico, el ácido acetilsalicílico, el ácido sulfosalicílico, el salicilaldehído, el m-nitrobenzaldehído, el ácido 5-clorosalicílico, el octanal y el o-nitrobenzaldehído [5].
Los ésteres organofosfóricos son una clase de compuestos altamente tóxicos utilizados como insecticidas, herbicidas o agentes nerviosos. La esterasa organofosfórica de Pseudomonas aeruginosa fue clonada y expresada recombinante en E. coli mediante mutación del sitio de aminoácidos, lo que aumentó la capacidad de hidrólisis de los ésteres organofosfóricos en aproximadamente 7000 veces [10].

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Compound Glucoamylase	9032-08-0
Pullulanase	9075-68-7
Xylanase	37278-89-0
Cellulase	9012-54-8
Naringinase	9068-31-9
β-Amylase	9000-91-3
Glucose oxidase	9001-37-0
alpha-Amylase	9000-90-2
Pectinase	9032-75-1
Peroxidase	9003-99-0
Lipase	9001-62-1
Catalase	9001-05-2
TANNASE	9025-71-2
Elastase	39445-21-1
Urease	9002-13-5
DEXTRANASE	9025-70-1
L-Lactic dehydrogenase	9001-60-9
Dehydrogenase malate	9001-64-3
Cholesterol oxidase	9028-76-6