آنزیم بتاگلوکاناز

توضیحات

آنزیم های بتا گلوکاناز گروه متنوعی از آنزیم های گلیکوزید هیدرولاز هستند که توسط ارگانیسم های مختلف مانند قارچ ها، باکتری ها، جلبک ها و گیاهان عالی تولید می شوند. وزن مولکولی آنها حدود 30 تا 50 کیلو دالتون است. این آنزیم ها قادر به شکستن پیوندهای بتا-1،3-گلیکوزیدی در ساختارهای بتا-گلوکان، و همچنین پیوندهای بتا-1،4-گلیکوزیدی و 1،6-گلیکوزیدی به میزان کمتری هستند. بسته به محل شکسته شدن پیوند در زنجیره پلی ساکارید، آنزیم های گلوکاناز به عنوان اندوگلوکاناز یا اگزوگلوکاناز طبقه بندی می شوند. اندوگلوکاناز به طور تصادفی 1،3 پیوند گلیکوزیدی را می شکند، در حالی که اگزوگلوکاناز مونوساکاریدها را از انتهای غیر احیاکننده زنجیره پلی ساکارید هیدرولیز می کند.

محل فعال آنزیم های گلوکاناز حاوی اسیدهای آمینه خاصی مانند گلیسین، گلوتامیک اسید، ایزولوسین، اسید آسپارتیک و اسیدهای آمینه آبگریز است. اسید گلوتامیک و اسید آسپارتیک نقش مهمی در هیدرولیز بستر دارند. محل اتصال بستر شامل توالی‌های غنی از تریپتوفان است که اتصال بستر را از طریق برهم‌کنش‌های انباشته آروماتیک با حلقه‌های گلوکز پیرانوز تسهیل می‌کند. وجود یون های کلسیم پایداری حرارتی آنزیم را بهبود می بخشد و ساختار آنزیم همچنین حاوی تعداد قابل توجهی پل نمکی است که به پایداری حرارتی آن کمک می کند.

خواص بیوشیمیایی آنزیم های بتا گلوکاناز مانند دمای مطلوب، pH  و پایداری بسته به منبع تولید متفاوت است. اکثر بتاگلوکانازها دارای pH بهینه در محدوده اسیدی 6.5-5 هستند، اما برخی از آنها می توانند در pH 4 یا pH 9 عمل کنند. آنها معمولا مزوفیل هستند، با دمای فعالیت بهینه بین 20-40 درجه سانتیگراد برای آنزیم های قارچی و 100- 105 درجه سانتیگراد برای آنزیم های منابع دیگر.

بتا گلوکان ها، بسترهای این آنزیم ها، هموپلیمرهای خطی واحدهای D-گلوکز هستند که با پیوندهای بتا گلیکوزید به هم متصل شده اند. آنها را می توان بر اساس نوع پیوند گلیکوزیدی به سه گروه اصلی طبقه بندی کرد. بتا 3،1 گلوکان رایج ترین شکل است. آنها در دیواره های سلولی مخمر، دانه های غلات، قارچ ها، باکتری ها، مخمرها و جلبک دریایی یافت می شوند.

بتاگلوکان ها بسته به وزن مولکولی و ساختار شاخه ای خود، خواص متفاوتی دارند. بتا گلوکان های با وزن مولکولی پایین دارای خواص تعدیل کننده ایمنی هستند و می توانند به عنوان جایگزینی برای آنتی بیوتیک ها استفاده شوند. با این حال، بتاگلوکان‌های با وزن مولکولی بالا می‌توانند ویسکوزیته را افزایش دهند و آن‌ها را برای مصارف صنعتی کمتر مناسب کنند. آنزیم های بتا گلوکاناز می توانند بتا گلوکان ها را تجزیه کنند، ویسکوزیته را کاهش داده و اولیگوساکاریدهای زنجیره کوتاه تولید می کنند و در نتیجه خواص آنها را بهبود می بخشند.

کاربرد آنزیم های بتا گلوکاناز متنوع است. آنها را می توان در تولید بیواتانول، به عنوان یک مکمل غذایی برای حیوانات برای افزایش رشد و عملکرد، و به عنوان یک عامل ضد قارچ در برابر قارچ های بیماری زا استفاده کرد. در صنایع تخمیر، این آنزیم ها به کاهش ویسکوزیته و بهبود جداسازی و فیلتراسیون محصول کمک می کنند. آنها همچنین در مطالعات ژن، تبدیل، و استخراج پروتئین های مخمر مفید در بیوتکنولوژی استفاده می شود

پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای (NSPs)، از جمله سلولز و بتا گلوکان، می توانند بر قابلیت هضم غلات در دام و طیور تأثیر بگذارند. این پلی ساکاریدها دارای اثرات ضد تغذیه ای هستند.