keratynaza

Keratynazy to enzymy proteolityczne trawiące keratynę .

Historia

Zostały one początkowo sklasyfikowane jako „proteinazy o nieznanym mechanizmie” przez Komitet Nomenkultury Międzynarodowej Unii Biochemii w 1978 r. pod numerem WE 3.4.99 w 1983 r. (Owen i in., 1983). W latach 90. zostały one zdefiniowane jako proteazy serynowe ze względu na wysoką homologię sekwencji z proteazą alkaliczną i ich hamowanie przez inhibitory proteazy serynowej (Wang i in., 1995; Taha i in., 1998 oraz Bressollier i in., 1999).

Funkcjonować

Keratynazy powstają tylko w obecności substratu zawierającego keratynę. Atakują głównie wiązanie dwusiarczkowe (-SS-) podłoża keratynowego. Wytwarzanie keratynazy odnotowano w różnych mikroorganizmach, w tym w grzybach i bakteriach, i zachodzi przy prawie zasadowym pH i temperaturach termofilnych. Enzymy te mają szeroką specyficzność substratową , rozkładając białka włókniste , takie jak fibryna, elastyna i kolagen, oraz białka niewłókniste, takie jak kazeina, albumina surowicy bydlęcej i żelatynę. (Noval i in., 1959; Mukhapadhayay i in., 1989; Dozie i in., 1994; Lin i in., 1995; Letourneau i in., 1998; oraz Bressollier i in., 1999).

Dystrybucja

Początkowo Molyneux i in. (1959) próbowali wyizolować niektóre bakterie zdolne do degradacji keratyny. Wyizolował organizmy z zawartości wywołanych eksperymentalnie torbieli dermoidalnych z okolicy środkowo-bocznej owiec. Badanie próbki wełny wykazało wełnę zdegradowaną z licznymi komórkami korowymi i nabłonkowymi. Odkrył rozerwanie włókna wełny zarówno in vivo , jak i in vitro . Wykazał, że organizmy te należą do rodzaju Bacillus i są zdolne do atakowania natywnego białka wełny. W tym samym roku Noval i in. (1959) opublikował kolejny artykuł na temat enzymatycznego rozkładu natywnej keratyny wg Streptomyces fradiae . Wykazali zewnątrzkomórkowy enzym wydzielany przez te bakterie zdolny do degradacji ludzkich włosów w ich naturalnym stanie .

Białko keratynolityczne z grzybów keratynofilowych zostało opisane przez Yu i in. (1968), Asahi i in. (1985) oraz Willams i in. (1989). Mukhopadhay i in. (1989) opisali wytwarzanie keratynazy przez Streptomyces sp. chromatografii kolumnowej na celulozie DEAE wykazuje 7,5-krotny wzrost aktywności . Aktywność enzymu była hamowana przez zredukowany glutation , PMSF i 2-merkaptoetanol.

Williamsa i in. (1990) kontynuował pracę nad wzbogaconą kulturą degradującą pióra i po raz pierwszy scharakteryzował organizm na poziomie gatunku. Mikroorganizmy zidentyfikowano jako Bacillus licheniformis , oczyszczoną i scharakteryzowaną keratynazę ze szczepu Bacillus licheniformis rozkładającego pióra, wyizolowanego przez Williamsa i in. (1990) za pomocą ultrafiltracji membranowej i chromatografii żelowej C-75 . Oczyścił enzym o 70-krotnie zwiększonej aktywności. Analiza SDS-PAGE wykazała, że ​​oczyszczona keratynaza miała masę cząsteczkową 33 kDa. Dozie i in. (1994) opisali termostabilną, alkalicznie aktywną, keratynolityczną proteinazę z Chrysosporium keratinophyllum, która była zdolna do rozpuszczania keratyny w pożywce z laktozą i solami mineralnymi z DMSO. Optymalne pH dla aktywności enzymu wynosiło 9, a optymalna temperatura 90°C. Wang i in. (1999) powiększyli warunki fermentacji keratynazy do pilotażowego fermentora. Zoptymalizowali warunki fermentacji do poziomu 10-krotnego wzrostu produkcji enzymu.