آنزیم پروتئاز چیست وچه کاربردی دارد؟

 آنزیم پروتئاز چیست؟

پروتئاز (Protease) یا پروتئین‌گوار به آنزیمهایی گفته می‌شود که باعث تجزیه پروتئین‌ها می‌شوند. پروتئازها شامل سرین پروتئازها، متالوپروتئازها، آسپارتیک پروتئازها، سیستئین پروتئازها و ترئونین پروتئازها، می‌باشند. یک پروتئاز ممکن است چندین سوبسترا داشته باشد یا اینکه یک سوبسترا توسط چندین پروتئاز برش یابد. برخی از پروتئازها به علت اتولایزیز حتی می‌توانند خود، سوبسترای خود باشند. پروتئازها اغلب بصورت آبشاری عمل می‌کنند یعنی بطور پی در پی یک پروتئاز باعث فعال شدن پروتئاز بعد از خود می‌شود. نمونه بارز واکنش‌های آبشاری پروتئازی را می‌توان در خزان یاخته‌ای (اپوپتوز) و پروتئازهای کاسپاز مشاهده کرد.

پروتئازها شامل گروه خیلی بزرگی می باشند.

 پروتئاز‌ها شامل گروه خیلی بزرگ و پی یده‌ای از آنزیم‌ها می‌باشند آن‌ها در خواصی مانند ویژگی‌های سوبسترا، جایگاه فعال و عمل کاتالیزوری pH و دمای بهینه و پایداری متفاوت هستند پروتئاز‌ها بر اساس مکانیسم پروتئولیتیک و گروه عاملی در جایگاه فعال، به چهار گروه، سرین پروتئاز، آسپارتیک پروتئاز، سیستئین پروتئاز و متالوپروتئاز تقسیم می‌شوند.

سیستئین پروتئازها:

 Cysteine proteases که با نام تیول پروتئازها هم شناخته می‌شوند، آنزیم هایی هستند که کارشان تجزیه پروتئین ها است. آنزیم های این گروه در جایگاه فعال خود دارای اسید آمینه سیستئین می باشند. بطور کلی این آنزیم ها بوسیله ترکیبات احیاکننده نظیر سیستئین یا سیانید هیدروژن، فعال شده و توسط ترکیبات اکسیدکننده یا یون های فلزات سنگین، غیر فعال می‌شوند. pH مناسب برای عملکرد این آنزیم ها در محدوه خنثی می باشد از مهمترین پروتئازهای تیولی تجاری می‌توان پاپایین را نام برد. این پروتئازها، مکانیسم کاتالیز مشابهی دارند که مشتمل بر یک تیول سیستئین هسته دوست است که بخش کاتالیتیک سه تایی یا چهارتایی دارد. سیستئین پروتئازها بطور طبیعی در میوه هایی همچون پاپایا، آناناس، انجیر و کیوی یافت می شود و هنگامی که این میوه ها نارس باشند، بخش «پروتئاز» آن‌ها بیشتر است. در لاتکس بسیاری از تیره های گیاهی، سیستئین پروتئاز وجود دارد. از این آنزیم ها در فرایند «نرم‌کردن گوشت» (برای تهیه بیفتک یا کباب) استفاده می شود.

آسپارتیک پروتئاز:

آسپارتیک پروتئازها (انگلیسی: Aspartic proteases) گروهی از آنزیم های پروتئاز تجزیه کننده هستند که با استفاده از یک مولکول آب فعال شده و یک ریشه آسپارتات، سوبستراهای پپتیدی خود را تجزیه می کنند.این آنزیم ها در جایگاه فعال خود، دو آسپارتات محافظت شده دارند و در پی اچ اسیدی فعال می شوند. تقریباً تمامی آسپارتیل پروتئازهای شناخته شده توسط پپستاتین مهار می شوند.آسپارتیک پروتئاز یوکاریوت ها شامل پپسین، کاتپسین و رنین بوده و ۲ دومین پروتئینی دارند.پروتئاز اچ آی وی و رتروترانسپوزون کوچک تر بوده و هم ساختِ یکی از دومین های پروتئاز یوکاریوت هاست.

متالوپروتئیناز :

(انگلیسی: Metalloproteinase) که متالوپروتئاز هم خوانده می شود، به آنزیم هایی اطلاق می شود که مکانیسم کاتالیزی آنها با دخالت یک فلز انجام می شود. ملترین meltrin, نمونه ای از این انزیم هاست که نقش مهمی را در ادغام سلول های ماهیچه ای در طی تکامل رویان، در روندی که میوژنز خوانده می شود بازی می کند.بیشتر متالوپروتئازها از روی بهره می برند، اما برخی نیز از کبالت استفاده می کنند. مواجهه کمپلکس آنزیم-یون فلزی با عوامل شلاته کننده، مانند EDTA منجر به غیرفعال شدن کامل کمپلکس می شود. EDTA یک شلاتور فلزات است که روی را که برای فعالیت آنزیم ضروری است بر می دارد. ارتوفنانترولین نیز که نوعی شلاتور است باعث مهار آنزیم می شود.

بیشتر بخوانید<<<<<<<<<<<<<تشخیص بیماری کرونا با تست RT-PCR

سرین پروتئاز :

(انگلیسی: Serine protease) گروهی از آنزیم‌ها است که در جایگاه فعال خود سرین دارند. این آنزیمها در یوکاریوت و پروکاریوتها یافت می‌شوند و بسیار متنوعند مانند کیموتریپسین، تریپسین و الاستاز. آنزیم های پروتئولیتیک با حضور گسترده در طبیعت، در همه موجودات زنده یافت می شود، و برای رشد سلول و تمایز ضروری هستند. پروتئازهای خارج سلولی دارای ارزش تجاری هستند و کاربردهای متعددی در بخش های مختلف صنعتی دارند. اگر چه منابع میکروبی بسیاری برای تولید پروتئازها وجود دارد، تنها تعداد کمی از آن ها به عنوان تولیدکنندگان تجاری شناخته شده است. آنزیم های سرین پروتئاز قلیایی نه تنها در زمینه های علمی، بلکه در صنایع مختلف مورد بررسی قرار گرفته اند، و 30% از تولید آنزیم های کل جهان و 70 درصد از بازار جهانی آنزیم ها را در اختیار دارند

آنزیم پروتئاز قلیایی در صنعت غذایی:

آنزیم پروتئاز قلیایی کاربردهای فراوانی در صنعت دارد که شامل صنایع غذایی، صنایع تخمیری، شوینده‌ها و دترجنت‌ها، چرمسازی و دباغی، مکمـل غذایی دام طیور، صنعت روغن کشی، صنعت الکلسازی، صنایع نساجی، داروسازی و… است مهم‌ترین میکروارگانیسمهای مولد آنزیم پروتئاز قلیایی، مخمر‌ها، قارچ‌ها و باکتری‌ها هستند. منابع اصلی تولید پروتئاز‌ها از حیوانات، گیاهان و باکتری‌ها قار‌ها و غیره می‌باشند. اما تولید آنزیم‌ها از منابع گیاهی و حیوانی به دلیل شرایط آب و هوایی و موضوعات وابسته به آن، محدود است. مهم‌ترین باکتری هـای مولد آنزیم، پروتئاز قلیایی باسـیلوس لیکنـی فورمیس، باسیلوس آلکالوفیلوس و باسیلوس سابتیلیس هستند. با توجه به نیاز روز افزون به این آنزیم در کشور و که کاربردهای وسیعی آنزیم پروتئاز قلیایی در صنایع مختلـف دارد و مزایایی کـه مخمر‌ها نسـبت بـه سایر میکروارگانیسم‌های تولید کننده آنزیم پروتئاز قلیایی دارند، به نظر می‌رسد که برای تکمیل این پـژوهشهـا و شناســایی مخمــرهــای بـومی مولد آنزیم ادامه این پژوهش‌ها امری ضـروری اسـت. اهداف اصلی در این پژوهش جداسازی، شناسایی و معرفی سویه های مخمری بومی بر‌تر مولد آنزیم پروتئاز قلیایی و استخراج این آنزیم است.

سرین پروتئازهای قلیایی:

منابع میکروبی یک قلمرو بزرگ در تولید انوا پروتئاز اسیدی، خنثی و قلیایی را شامل شده است. پروتئاز‌های قلیایی به دلیل مقاوم بودن، پایداری و فعالیت در شرایط سخت مانند pH قلیایی و حضور عوامل سورفاکتانت یا اکسید کننده‌ها بسیار مهم می‌باشند. سـرین پروتئازهای قلیایی به طور اختصاصی به فرمول شوینده‌ها اضافه می‌شوند. از لحاظ تجاری سرین پروتئازهای قلیایی بیشترین کاربرد را دارنــد. مهم‌ترین سرین پروتئازهایی که هم اکنون استفاده می‌شـوند سـابتیلیزین کارلزبرگ جدا شده از باسیلوس لیکنی فورمیس، سابتیلیزین بی‌پی ان از باسیلوس آمیلو لیکنـی فـورمیس، سابتیلیزین‌ای و سابتیلیزینان‌ای تی از باسیلوس سابتیلیس هستند.

فواید آنزیم پروتئاز در هضم غذا:

 فواید پروتئاز آنزیم های پروتئولیتیک برای هضم مواد غذایی بسیار مهم هستند. اما وظایف روده، صرفا محدود به هضم غذا نیست. روده با استفاده از دیواره های خود، ارگانیسم های مضر ناخواسته و ضایعات ناخواسته مانند سموم، بقایای سلولی و پروتئین های هضم نشده را دفع می کند. سایر فواید این آنزیم برای بدن عبارتند از: درمان بیماری های التهابی روده سوختگی پوست و زخم معده رگ به رگ شدن کند کردن یا متوقف کردن التهاب دردهای آرتروز درمان آسیب های ورزشی بهبود باکتری های مفید روده بهبود گردش خون و سیستم لنف لخته شدن خون سلامت دستگاه گوارش

پروتئازهای قلیایی

پروتئاز هاي قليايي از مهم ترين آنزيم هاي صنعتي محسوب مي شوند و با توجه به کاربرد هاي فراواني که در حذف آلاينده هاي محيطي و پيشبرد فرآيند هاي صنعتي دارند، مورد توجه پژوهشگران بسياري قرار گرفته اند. هدف از اين پژوهش، جداسازي و شناسايي مخمر بومي مولد آنزيم پروتئاز قليايي و تعيين فعاليت آنزيم در اين جدايه است.

مواد و روش ها:

نمونه گيري از خاک، آب و پساب کارخانه هاي مختلف انجام شد. به منظور غربال گري گونه هاي مولد آنزيم پروتئاز قليايي در ابتدا از محيط کشت پپتون آگار با اسيديته قليايي و محيط کشت ميلک آگار استفاده شد. در مرحله بعد سنجش آنزيم با روش لوري انجام و اثر محيط کشت هاي مختلف در توليد آنزيم پروتئاز قليايي بررسي شد. براي شناسايي بهترين گونه مولد، DNA جدايه استخراج و PCR انجام شد.

از بين تمام جدايه ها، 27 جدايه مولد آنزيم پروتئاز قليايي بودند و جدايه اي که بيش ترين توليد آنزيم پروتئاز قليايي معادل 525 (واحد/ ميلي ليتر) را داشت براي مراحل بعدي انتخاب شد. بيشينه توليد آنزيم پروتئاز قليايي در محيط کشت YPG براث مشاهده شد. مقايسه توالي 18s rDNA مخمر جدا شده با توالي هاي موجود در پايگاه اطلاعات ژنومي حداکثر شباهت جدايه را با گونه ياروويا ليپوليتيکا نشان داد.

نتيجه گيري:

 به طور کلی پروتئاز به آنزیم هایی گفته می شود که باعث تجزیه پروتئین ها می‌شوند. پروتئازها شامل سرین پروتئازها، متالوپروتئازها، آسپارتیک پروتئازها، سیستئین پروتئازها و ترئونین پروتئازها، می‌باشند.با توجه به کاربرد هاي فراوان اين آنزيم در صنعت و توليد نشدن آن در کشور، به نظر مي رسد استفاده از سويه هاي محلي مي تواند در دستيابي به توليد بالاي آنزيم پروتئاز قليايي مفيد واقع شود. همچنين، با توجه به غير بيماري زا بودن سويه معرفي شده و توليد بالاي آنزيم مي توان اين سويه را به عنوان سويه صنعتي مناسب معرفي کرد.

برای خرید مواد آزمایشگاهی شیمیایی و صنعتی و یا خرید تجهیزات آزمایشگاهی شما میتوانید با مراجعه به فروشگاه شرکت آثل طب از خدمات آزمایشگاهی برخوردار شوید.