Anhydrolaza kwasu fosforoorganicznego
Anhydrolaza kwasu fosforoorganicznego (OPAA) to enzym, który okazał się szczególnie skuteczny w detoksykacji związków fosforoorganicznych, takich jak śmiercionośny gaz paraliżujący używany w wojnie chemicznej . Enzym ten występuje w różnorodnych organizmach, w tym pierwotniakach, kałamarnicach i małżach, ssakach i bakteriach glebowych. Wysoce aktywna forma enzymu jest zwykle izolowana z bakterii morskich Alteromonas undina do badań laboratoryjnych. Ta postać jest zarówno halofilna, jak i termofilna, co czyni ją szczególnie przydatną do zastosowań detoksykacyjnych. Nieco mniej aktywny wariant OPAA został również wyizolowany z fasoli mung i rzęsy śluzowej.
Mechanizm enzymatyczny
Chociaż dokładny mechanizm detoksykacji czynnika nerwowego OPAA jest niejasny, naukowcy wywnioskowali, że podstawowa reakcja przebiega zgodnie z ogólnym mechanizmem podstawowym z prostym wypieraniem fluoru w centrum fosforu za pomocą aktywowanej cząsteczki wody, jak widać na rycinie 1.
Aktywność OPAA jest wzmacniana przez czynniki redukujące, takie jak ditiotreitol (DTT) i beta-merkaptoetanol . OPAA jest również aktywny katalitycznie w szerokim zakresie pH między 6,5 a 9,5 oraz w zakresie temperatur między 10 a 65 ° C i jest stymulowany przez mangan.
Struktura enzymu
OPAA jest pojedynczym polipeptydem złożonym z 517 aminokwasów, o masie cząsteczkowej 58 kDa. Trójwymiarowa struktura krystaliczna OPAA jest trimerem, jak widać na rycinie 2. Enzym wykazuje 22% homologii aminokwasów z ludzką prolidazą i 30% homologii z aminopeptydazą P E. coli .
Enzym jest niestabilny w trudnych warunkach, traci swoją aktywność w obecności rozpuszczalników organicznych, w podwyższonej temperaturze i przy długotrwałym przechowywaniu. Niezabezpieczone enzymy OPAA są również podatne na hamowanie przez inne enzymy.
Funkcja biologiczna
Natywna biologiczna rola OPAA pozostaje nieznana. Jego podobieństwo do prolidazy skłoniło niektórych badaczy do wysunięcia teorii, że może brać udział w komórkowym metabolizmie dipeptydów, chociaż wnioski dotyczące jego prawdziwej funkcji pozostają nieuchwytne.
Znaczenie przemysłowe
Specyficzność substratu OPAA wobec związków fosforoorganicznych, zwłaszcza środków nerwowych typu G zawierających fluor, takich jak sarin , cyklosaryna , tabun i soman , wzbudziła zainteresowanie armii amerykańskiej. Ta uwaga zaowocowała ustanowieniem programu biodegradacji w poszukiwaniu bezpiecznych i skutecznych sposobów usuwania broni chemicznej w latach 80.; program nosi obecnie nazwę Advanced Catalytic Enzyme System (ACES).