بيروكسيداز الفجل

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

يُستخدم إنزيم بيروكسيداز الفجل (HRP)، الموجود في جذور الفجل، على نطاق واسع في تطبيقات الكيمياء الحيوية . وهو إنزيم فلزي له العديد من الأشكال المتماثلة، وأكثرها دراسة هو الشكل C. ويحفز هذا الإنزيم أكسدة العديد من الركائز العضوية بواسطة بيروكسيد الهيدروجين .

بناء

تم تحديد بنية الإنزيم لأول مرة باستخدام تقنية علم البلورات بالأشعة السينية في عام 1997 [ 2 ] ، ومنذ ذلك الحين تم تحديدها عدة مرات باستخدام ركائز مختلفة. [ 3 ] وهو بروتين سكري كبير ذو بنية حلزونية ألفا يرتبط بالهيم كعامل مساعد للأكسدة والاختزال .

الركائز

إن إنزيم HRP، أو مركباته، بمفرده، ذو قيمة ضئيلة؛ إذ يجب إظهار وجوده باستخدام مادة أساسية ، عند أكسدتها بواسطة إنزيم HRP باستخدام بيروكسيد الهيدروجين كعامل مؤكسد، ينتج عنها تغير لوني مميز يمكن الكشف عنه بواسطة طرق قياس الطيف الضوئي . [ 4 ] [ 5 ]

تم وصف وتسويق العديد من الركائز لإنزيم بيروكسيداز الفجل للاستفادة من خصائصه المرغوبة. وتنقسم هذه الركائز إلى عدة فئات متميزة. يحفز إنزيم بيروكسيداز الفجل تحويل الركائز الملونة (مثل TMB و DAB و ABTS ) إلى منتجات ملونة، وينتج ضوءًا عند تفاعله مع الركائز الكيميائية المتألقة (مثل التألق الكيميائي المعزز بواسطة اللومينول ).

بعض الركائز الكروموجينية الأكثر شيوعًا لإنزيم بيروكسيداز الفجل (HRP). ويُستثنى من ذلك اللومينول ، لأنه ليس كروموفورًا، ويتم توليد الضوء بعد التفاعل المحفز بواسطة إنزيم بيروكسيداز الفجل.

التطبيقات

إنزيم بيروكسيداز الفجل هو بروتين سكري بوزن جزيئي 44173.9 دالتون، يحتوي على ستة بقايا من الليسين ، ويمكن ربطه بجزيء مُوسَم. يُنتج هذا الإنزيم مشتقًا ملونًا، فلوريًا [ 6 ] أو مُضيئًا، من الجزيء المُوسَم عند حضنه مع ركيزة مناسبة، مما يسمح بالكشف عنه وتحديد كميته. يُستخدم إنزيم بيروكسيداز الفجل غالبًا في المركبات المُقترنة (جزيئات مرتبطة وراثيًا أو كيميائيًا) لتحديد وجود هدف جزيئي. على سبيل المثال، يمكن استخدام جسم مضاد مُقترن بإنزيم بيروكسيداز الفجل للكشف عن كمية ضئيلة من بروتين مُحدد في لطخة ويسترن . في هذه الحالة، يُوفر الجسم المضاد الخصوصية اللازمة لتحديد موقع البروتين المطلوب، بينما يُنتج إنزيم بيروكسيداز الفجل، في وجود الركيزة، إشارة قابلة للكشف. [ 7 ] كما يُستخدم إنزيم بيروكسيداز الفجل بشكل شائع في تقنيات مثل مقايسة الامتصاص المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) والكيمياء النسيجية المناعية نظرًا لطبيعته الأحادية وسهولة إنتاجه للمنتجات الملونة. إن إنزيم البيروكسيداز، وهو إنزيم مؤكسد-مختزل يحتوي على الهيم، هو إنزيم ذو أهمية تجارية يحفز الانشطار الاختزالي لبيروكسيد الهيدروجين بواسطة مانح الإلكترون.

يُعدّ إنزيم بيروكسيداز الفجل مثاليًا من نواحٍ عديدة لهذه التطبيقات، فهو أصغر حجمًا وأكثر استقرارًا وأقل تكلفة من البدائل الشائعة الأخرى، مثل الفوسفاتاز القلوي . كما يتميز بمعدل دوران عالٍ يسمح بتوليد إشارات قوية في فترة زمنية قصيرة نسبيًا. [ 8 ] وتؤدي التركيزات العالية من الفوسفات إلى انخفاض حاد في استقرار إنزيم بيروكسيداز الفجل. وإلى جانب التطبيقات الطبية الحيوية، يُعدّ إنزيم بيروكسيداز الفجل من الإنزيمات ذات التطبيقات البيئية الهامة. فهو مناسب لإزالة المركبات العطرية المهدرجة (HACs) التي تُعتبر من الملوثات الرئيسية في مجموعة واسعة من مياه الصرف الصناعي . [ 9 ]

علاوة على ذلك، "في السنوات الأخيرة، أصبحت تقنية وسم الخلايا العصبية بإنزيم بيروكسيداز الفجل أداة رئيسية. في تاريخها القصير، ربما استخدم هذه الطريقة عدد من علماء الأحياء العصبية يفوق عدد من استخدموا صبغة غولجي منذ اكتشافها عام 1870." [ 10 ]

تعزيز التلألؤ الكيميائي

يحفز إنزيم بيروكسيداز الفجل أكسدة اللومينول إلى 3-أمينوفثالات عبر عدة وسائط. ويصاحب هذا التفاعل انبعاث ضوء منخفض الشدة عند 428  نانومتر (لونه بنفسجي). في وجود بعض المواد الكيميائية، يزداد الضوء المنبعث حتى 1000 ضعف، مما يسهل اكتشافه ويزيد من حساسية التفاعل. يُطلق على تعزيز انبعاث الضوء اسم التلألؤ الكيميائي المعزز (ECL). يمكن استخدام العديد من المعززات، مثل الفينولات المعدلة المعروفة (وخاصة يودو-فينول). تستخدم العديد من الركائز المتوفرة في السوق معززات أخرى تُنتج إشارات تلألؤ تصل إلى 13 ضعفًا مقارنةً بالركائز المعززة بالفينول. [ 11 ] تُعد شدة الضوء مقياسًا لعدد جزيئات الإنزيم المتفاعلة، وبالتالي لكمية الهجين. يتميز التلألؤ الكيميائي المعزز (ECL) بسهولة إعداده وحساسيته العالية، حيث يكشف عن حوالي 0.5 بيكوغرام من الحمض النووي في كل من لطخات ساوثرن ولطخات نورثرن . يتميز الكشف باستخدام الركائز الكيميائية المتألقة بعدة مزايا مقارنةً بالركائز الملونة. فحساسيتها أعلى من 10 إلى 100 ضعف، كما يُمكن قياس انبعاث الضوء ضمن نطاق ديناميكي واسع، بينما يكون ذلك محدودًا جدًا بالنسبة للرواسب الملونة، أي أقل بنحو عشرة أضعاف. كما أن استخدام الركائز الكيميائية المتألقة يُسهّل عملية إزالة الصبغة بشكل كبير.

تخليق البوليمرات

2-هيدروكسي إيثيل 2-بروموأيزوبوتيرات، ركيزة HRP.

يمكن استخدام بيروكسيداز الفجل في تفاعلات بلمرة متنوعة، ولكن أكثرها دراسةً هي بلمرة مشتقات الفينول. [ 12 ] مع ذلك، يمكن استخدام بيروكسيداز الفجل أيضًا كمحفز لتفاعلات بلمرة الجذور الحرة بنقل الذرات [ 13 ] ، حيث يُنتج بوليمرات في غياب بيروكسيد الهيدروجين. في هذه الحالة، يكون ركيزة بيروكسيداز الفجل هي هاليد الألكيل أو نيتريل الألكيل، [ 14 ] وهما بادئان لتفاعلات بلمرة الجذور الحرة بنقل الذرات. يتفاعل بيروكسيداز الفجل مع هذه المركبات، مُنتجًا جذورًا حرة تبدأ عملية البلمرة. توفر بلمرة الجذور الحرة بنقل الذرات المحفزة ببيروكسيداز الفجل مستوى تحكم في البلمرة يُضاهي ذلك المُتحقق في التفاعلات المحفزة بالمعادن.

محاكيات HRP

تم استكشاف العديد من المواد لمحاكاة إنزيم بيروكسيداز الفجل الطبيعي (HRP). على سبيل المثال، استُخدمت جسيمات أكسيد الحديد النانوية والمركبات المحتوية على الهيمين لمحاكاة إنزيم بيروكسيداز الفجل. [ 15 ] وقد استُخدمت هذه الإنزيمات الاصطناعية الشبيهة بإنزيم بيروكسيداز الفجل في العديد من التطبيقات، بدءًا من الكشف عن المؤشرات الحيوية والتلوين المناعي للأورام وصولًا إلى مكافحة التلوث الحيوي.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ PDB : 1w4w ​;كارلسون جي إتش، نيكولز بي، سفيستونينكو دي، بيرغلوند جي آي، هاجدو جيه (يناير 2005). "مركبات بيروكسيداز الفجل مع الفورمات والأسيتات وأول أكسيد الكربون". الكيمياء الحيوية . 44 (2): 635-42 . doi : 10.1021/bi0483211 . PMID 15641789 . 
  2. ↑ PDB : 1ATJ ​; Gajhede M, Schuller DJ, Henriksen A, Smith AT, Poulos TL (ديسمبر 1997). " البنية البلورية لبيروكسيداز الفجل C بدقة 2.15 أنغستروم". Nature Structural Biology . 4 (12): 1032–8 . doi : 10.1038/nsb1297-1032 . PMID 9406554. S2CID 8535268 .  
  3. ↑ "تسلسلات PDB ذات الصلة ببيروكسيداز C1A" . UniPDB . المعهد الأوروبي للمعلوماتية الحيوية.
  4. ↑ فيتش، ن. س. (فبراير 2004). "بيروكسيداز الفجل: نظرة حديثة على إنزيم كلاسيكي". الكيمياء النباتية . 65 (3): 249-259 . doi : 10.1016/j.phytochem.2003.10.022 . PMID 14751298 . 
  5. ↑ أكارا، جيه. إيه.، سينيكال، كيه. جيه.، كابلان، دي. إل. (أكتوبر 1991). "تخليق وتوصيف البوليمرات المنتجة بواسطة بيروكسيداز الفجل في الديوكسان" . مجلة علوم البوليمرات . 29 (11): 1561-1574 . Bibcode : 1991JPoSA..29.1561A . doi : 10.1002/pola.1991.080291105 .
  6. ↑ أشاريا إيه بي، نافيسي بي إم، غاردنر إيه، ماكاي جيه إل، كوندو كيه، كومار إس، مورثي إن (2013). " مسبار بيروكسيداز فلوري يزيد حساسية اختبارات ELISA التجارية بمقدار رتبتين" . مجلة Chem Commun . 49 (88): 10379–10381 . doi : 10.1039/c3cc44783a . PMC 4011665. PMID 24071916 .  
  7. ↑ تشاو واي بي، لو كيه إس (1995). "دراسة خصائص الحاجز الدموي العقدي في العقد الودية للفئران باستخدام أيون اللانثانوم وبيروكسيداز الفجل كمتتبعات". مجلة أكتا أناتوميكا . 153 (2): 135-144 . doi : 10.1159/000313647 . PMID 8560966 . 
  8. ↑ بيزافي ك، هامبتون س، كواسوفسكي ب، فيكلينج س، ماركس ف، كليفت ر (مارس 1987). "مقارنة الأجسام المضادة الموسومة ببيروكسيداز الفجل والفوسفاتاز القلوي في المقايسات المناعية الإنزيمية" . حوليات الكيمياء الحيوية السريرية . 24 (الجزء 2) (2): 145-152 . doi : 10.1177/000456328702400204 . PMID 3035992. S2CID 40978557 .  
  9. ↑ غاسيمبور س، ترابي س ف، رانائي سيادات س أ، جلالي هراوي م، غائمي ن، خاجة ك (أكتوبر 2007). "تحسين عملية الاقتران التأكسدي المحفز بالبيروكسيداز لإزالة الفينول من مياه الصرف الصحي باستخدام منهجية سطح الاستجابة". العلوم والتكنولوجيا البيئية . 41 (20): 7073-7079 . Bibcode : 2007EnST...41.7073G . doi : 10.1021/es070626q . PMID 17993150 . 
  10. ↑ ليختمان ، جيه دبليو، وبورفيس، دي (1985). "وسم الخلايا باستخدام بيروكسيداز الفجل" . مبادئ التطور العصبي . سندرلاند، ماساتشوستس: سيناور أسوشيتس. ص 114. ISBN  978-0-87893-744-8.
  11. ↑ ركيزة ELISA عالية الكثافة بتقنية HRP للتألق الكيميائي، مؤرشفة بتاريخ 8 أبريل 2016 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine ). Haemoscan.com (11 فبراير 2016). تم الاطلاع عليها بتاريخ 29 مارس 2016.
  12. ↑ لوبيز، غيدو ر.؛ بينتو، ديانا سي جي إيه؛ سيلفا، أرتور إم إس (2014). "بيروكسيداز الفجل (HRP) كأداة في الكيمياء الخضراء" . RSC Advances . 4 (70): 37244–37265 . doi : 10.1039/C4RA06094F .
  13. ↑ سيج، سيفيرين جيه؛ سيدي، فرزاد؛ رينجلي، كاسبر؛ سيلفا، تيلانا بي؛ كالي، جيرجيلي؛ برونز، نيكو (نوفمبر 2011). "بيروكسيداز الفجل كعامل حفاز لبلمرة الجذور الحرة بنقل الذرات" . اتصالات سريعة في علم الجزيئات الكبيرة . 32 (21): 1710-1715 . doi : 10.1002/marc.201100349 . ISSN 1022-1336 . PMID 21842510 .  
  14. ↑ نغ، ياب-هونغ؛ لينا، فابيو دي؛ تشاي، كريستينا إل إل (24-05-2011). "بولي بيغا بأوزان جزيئية محددة مسبقًا من بلمرة جذرية بوساطة إنزيمية في الماء" . مجلة الاتصالات الكيميائية . 47 (22): 6464-6466 . doi : 10.1039/C1CC10989H . ISSN 1364-548X . PMID 21552589 .  
  15. ↑ وي هـ، وانغ إي (يوليو 2013). "مواد نانوية ذات خصائص شبيهة بالإنزيمات (إنزيمات نانوية): إنزيمات اصطناعية من الجيل التالي". مجلة الجمعية الكيميائية . 42 (14): 6060-93 . doi : 10.1039/C3CS35486E . PMID 23740388 .