سوبتيليزين

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

إنزيم سوبتيليزين هو بروتياز ( إنزيم هضم البروتين ) تم الحصول عليه في البداية من بكتيريا العصوية الرقيقة (Bacillus subtilis ). [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

تنتمي السبتيليزينات إلى مجموعة السبتيليزات ، وهي مجموعة من بروتيازات السيرين التي - كجميع بروتيازات السيرين - تبدأ الهجوم النيوكليوفيلي على الرابطة الببتيدية (الأميدية) عبر بقايا السيرين في الموقع النشط . يبلغ الوزن الجزيئي للسبتيليزينات عادةً 27 كيلو دالتون. ويمكن الحصول عليها من أنواع معينة من بكتيريا التربة ، مثل بكتيريا العصوية المحللة للنشا (Bacillus amyloliquefaciens) ، حيث تُفرز بكميات كبيرة.

التسمية

لا يشير مصطلح "سابتيليزين" إلى بروتين واحد، بل إلى مجموعة كاملة من إنزيمات السابتيليز التي تضم السابتيليزينات الكلاسيكية. ويمكن تقسيم هذه المجموعة إلى أربع فئات: "السابتيليزينات الحقيقية" (التي تضم الأنواع الكلاسيكية)، و"السابتيليزينات عالية القلوية"، و"السابتيليزينات داخل الخلايا"، و"السابتيليزينات الوسيطة من الناحية التطورية" (PIS). [ 9 ] [ 10 ] ومن أبرز أنواع السابتيليزينات:

عائلةالكائن الحييونيبورتالأسماءملحوظات
حقيقيب. licheniformisP00780Subtilisin Carlsberg, Alcalase ( Novozymes ), Maxatase (?) "subtilisin DY" (طفرة الأشعة السينية) [ 11 ]النوع S8 من إنزيمات الببتيداز الداخلية من نوع سيرين التابع لعائلة MEROPS.
؟ب. licheniformis؟Endocut-02L (Tailorzyme ApS)
؟؟؟بيوبرايس ، بيوبرايس AL
؟ليدربيرجيا لينتاإسبيراز (نوفوزيمز)تم تحديد البنية، ولكن لم يتم العثور عليها في قاعدة بيانات البروتينات (PDB). [ 12 ]
قلوية عاليةليدربيرجيا لينتاP29600سبتيليسين سافيناز، سبتيليسين لينتوس، سافيناز (نوفوزيمز)PDB : 1SVN ​[13 ]
حقيقيبكتيريا بي. أميلوليكويفاسينزP00782سوبتيليزين BPN'، ألكالاز (نوفوزيمز)
حقيقيجيوباسيلوس ستيروثيرموفيلوسP29142سوبتيليزين ج، ثيرمواز (أمانو)[ 14 ]
حقيقيبكتيريا بازلاء سوبتيليس سلالة ناتوP35835سبتيليسين نات، سبتيليسين كيو كيه، ميروبس S08.044، ناتوكينازPDB : 4DWW

تشمل الأسماء الأخرى غير التجارية ALK-enzyme ، وbacillopeptidase ، و Bacillus subtilis alkaline proteinase ، و colistinase ، و genenase I ، و protease XXVII ، و subtilopeptidase ، و kazusase ، و protease VIII ، و protin A 3L ، و protease S.

تشمل الأسماء التجارية الأخرى ذات الهويات الجزيئية غير المحددة SP 266 و orientase 10B (HBI Enzymes) و Progress (Novozyme) و Liquanase (Novozyme).

بناء

تم تحديد بنية السبتيليزين باستخدام تقنية حيود الأشعة السينية . يتكون الشكل الناضج من بروتين كروي الشكل، مؤلف من 275 حمضًا أمينيًا، ويحتوي على عدة حلزونات ألفا وصفيحة بيتا كبيرة . يحتوي الطرف الأميني على نطاق ببتيدي أولي I9 ( InterPro : IPR010259 ) يُساعد في طي السبتيليزين. يؤدي التحلل البروتيني لهذا النطاق إلى تنشيط الإنزيم. لا يرتبط السبتيليزين بنيويًا بعائلة الكيموتريبسين من بروتيازات السيرين، ولكنه يستخدم نفس النوع من الثالوث التحفيزي في الموقع النشط . وهذا ما يجعله مثالًا كلاسيكيًا على التطور التقاربي . 

آلية التحفيز

يحتوي الموقع النشط على شبكة لنقل الشحنة تشمل Asp-32 وHis-64 وSer-221 في الموقع النشط، مرتبة في ثلاثي حفزي . تعمل هذه الشبكة كالتالي: ترتبط السلسلة الجانبية الكربوكسيلية لـ Asp-32 برابطة هيدروجينية مع بروتون مرتبط بالنيتروجين على حلقة الإيميدازول لـ His-64 . هذا ممكن لأن Asp-32 سالب الشحنة عند درجة الحموضة الفسيولوجية . يرتبط النيتروجين الآخر على His-64 برابطة هيدروجينية مع بروتون OH لـ Ser-221. ينتج عن هذا التفاعل الأخير فصل شحنة OH، حيث تكون ذرة الأكسجين أكثر محبة للنواة. يسمح هذا لذرة الأكسجين في Ser-221 بمهاجمة الركائز الداخلة (أي الروابط الببتيدية)، بمساعدة السلسلة الجانبية الكربوكسياميدية المجاورة لـ Asn-155.

على الرغم من أن Asp-32 و His-64 و Ser-221 متباعدة تسلسليًا، إلا أنها تتقارب في البنية ثلاثية الأبعاد لتشكيل الموقع النشط.

باختصار، تعمل سيرين-221، وفقًا للتفاعلات المذكورة أعلاه، ككاشف نيوكليوفيلي ، حيث تقوم بكسر الروابط الببتيدية باستخدام ذرة الأكسجين ذات الشحنة السالبة الجزئية. وهذا ممكن بفضل طبيعة موقع نقل الشحنة في إنزيم سوبتيليزين. [ 15 ] [ 16 ]

التطبيقات

أداة بحثية

في علم الأحياء الجزيئي باستخدام B. subtilis ككائن نموذجي ، غالبًا ما يكون الجين الذي يرمز إلى سوبتيليسين ( aprE ) هو الجين الثاني المفضل بعد amyE لدمج تركيبات الإبلاغ، نظرًا لإمكانية الاستغناء عنه.

تجاري

تُستخدم السبتيليزينات المُهندسة بالبروتين على نطاق واسع في المنتجات التجارية (يتم تعطيل الإنزيم الأصلي بسهولة بواسطة المنظفات ودرجات الحرارة العالية) وتسمى أيضًا قاطع البقع، على سبيل المثال، في منظفات الغسيل [ 17 ] ومنظفات غسل الأطباق ، ومستحضرات التجميل ، ومعالجة الأغذية ، [ 18 ] ومنتجات العناية بالبشرة، ومنظفات العدسات اللاصقة ، وللبحث في الكيمياء العضوية التركيبية .

السلامة والصحة المهنية

يمكن أن يتعرض الأفراد لمادة السبتيليزين في مكان العمل عن طريق استنشاقها، أو ابتلاعها، أو ملامستها للجلد، أو ملامستها للعينين. وقد حدد المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حدًا موصى به للتعرض (REL) يبلغ 60  نانوغرام/م³ خلال فترة 60 دقيقة. [ 19 ]

قد يُسبب إنزيم سوبتيليزين "ربو المنظفات الإنزيمية". عادةً ما يكون الأشخاص الذين لديهم حساسية تجاه سوبتيليزين (ألكالاز) مصابين أيضًا بحساسية تجاه بكتيريا العصوية الرقيقة (Bacillus subtilis ). [ 20 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ PDB : 1st2 ؛بوت ر، أولتش م، كوسياكوف أ ، غرايكار ت، كاتز ب، باور س (يونيو 1988). "البنية ثلاثية الأبعاد لسوبتيليسين بكتيريا باسيلوس أميلوليكويفاسينز عند 1.8 أنغستروم وتحليل العواقب البنيوية لتثبيط البيروكسيد" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 263 (16): 7895-906 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)68582-5 . PMID 3286644 . 
  2. ↑ أوتيسن م، سفيندسن إ (1970). "السبتيليزينات". الإنزيمات المحللة للبروتين . طرق علم الإنزيمات. المجلد 19. الصفحات 199-215 . doi : 10.1016/0076-6879(70)19014-8 . ISBN   978-0-12-181881-4.
  3. ↑ ماركلاند، ف. س.، وسميث، إ. ل. (1971). "السبتيليزينات: البنية الأولية، والخواص الكيميائية والفيزيائية". في: بوير، ب. د. (محرر). الإنزيمات . المجلد 3 ( الطبعة الثالثة). نيويورك: أكاديميك برس. الصفحات 561-608 .   
  4. ↑ فيليب م، بيندر إم إل (1983). " حركية السبتيليزين والثيولسبتيليزين". الكيمياء الحيوية الجزيئية والخلوية . 51 (1): 5-32 . doi : 10.1007/bf00215583 . PMID 6343835. S2CID 24136200 .  
  5. ↑ نيدكوف ب، أوبرثور و، براونيتزر ج (أبريل 1985). "تحديد التسلسل الكامل للأحماض الأمينية لسوبتيليزين DY ومقارنته بالبنى الأولية لسوبتيليزينات BPN'، كارلسبيرغ، وأميلوساكاريتيكوس". الكيمياء الحيوية هوب-سيلر . 366 (4): 421-430 . doi : 10.1515/bchm3.1985.366.1.421 . PMID 3927935 . 
  6. ↑ إيكيمورا هـ، تاكاجي هـ، إينوي م (يونيو 1987). "ضرورة وجود التسلسل الأولي لإنتاج سوبتيليزين E النشط في الإشريكية القولونية" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 262 (16): 7859-64 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)47646-6 . PMID 3108260 . 
  7. ↑ بولغار، ل. (1987). "بنية ووظيفة بروتيازات السيرين". في: بروكلهيرست، ك.، ونويبرغر، أ. (محرران). الإنزيمات المحللة . أمستردام: إلسيفير. ISBN 0-444-80886-8.
  8. ↑ فاسانثا ن، طومسون ل د، رودس س، بانر س، ناجل ج، فيلبولا د (سبتمبر 1984). " تحتوي جينات البروتياز القلوي والبروتياز المتعادل من بكتيريا Bacillus amyloliquefaciens على إطار قراءة مفتوح كبير بين المناطق المشفرة لتسلسل الإشارة والبروتين الناضج" . مجلة علم البكتيريا . 159 (3): 811-819 . doi : 10.1128/JB.159.3.811-819.1984 . PMC 215730. PMID 6090391 .  
  9. ↑ فالكنبرغ، فابيان؛ رهبا، جايد؛ فيشر، ديفيد؛ بوت، مايكل؛ بونغيرتس، يوهانس؛ سيغرت، بيترا (أكتوبر 2022). "التوصيف البيوكيميائي لسوبتيليزين جديد مستقر ضد الأكسدة، ومتحمل للملوحة، وذو قلوية عالية، مستخلص من بكتيريا Alkalihalobacillus okhensis Kh10-101 T" . FEBS Open Bio . 12 (10): 1729–1746 . doi : 10.1002/2211-5463.13457 . PMC 9527586. PMID 35727859 .  
  10. ↑ فالكنبرغ، ف؛ بوت، م؛ بونغيرتس، ج؛ سيغرت، ب (2022). "دراسة تطورية لعائلة السبتيليز وبحث قائم على استخراج البيانات عن سبتيليزينات جديدة من البكتيريا العصوية" . مجلة فرونتيرز في علم الأحياء الدقيقة . 13 1017978. doi : 10.3389/fmicb.2022.1017978 . PMC 9549277. PMID 36225363 .  
  11. ↑ إشنبرغ، س؛ جينوف، ن؛ بيترز، ك؛ فيتكاو، س؛ ستويفا، س؛ ويلسون، ك.س؛ بيتزل، س (15 أكتوبر 1998). "البنية البلورية لسوبتيليزين DY، وهو طفرة عشوائية من سوبتيليزين كارلسبيرغ". المجلة الأوروبية للكيمياء الحيوية . 257 (2): 309-318 . doi : 10.1046/j.1432-1327.1998.2570309.x . PMID 9826175 . 
  12. ↑ بيتزل، سي؛ كلوبش، إس؛ برانر، إس؛ ويلسون، كيه إس (1996). "التركيب البلوري للبروتيازات القلوية سافينيز وإسبريز من بكتيريا باسيلوس لينتوس". إنزيمات سوبتيليزين . التقدم في الطب التجريبي وعلم الأحياء. المجلد 379. الصفحات 49-61 . doi : 10.1007/978-1-4613-0319-0_7 . ISBN   978-0-306-45108-9PMID 8796310​​ 
  13. ↑ بيتزل، سي؛ كلوبش، إس؛ بابندورف، جي؛ هاستروب، إس؛ برانر، إس؛ ويلسون، كيه إس (20 يناير 1992). "البنية البلورية للبروتياز القلوي سافينيز من بكتيريا باسيلوس لينتوس بدقة 1.4 أنغستروم". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 223 (2): 427-445 . doi : 10.1016/0022-2836(92)90662-4 . PMID 1738156 . 
  14. ↑ " THERMOASE PC10F من شركة Amano Enzyme USA Co., Ltd. - للأغذية والمشروبات والتغذية" . www.ulprospector.com
  15. ↑ "السبتيليزينات" ، دليل الإنزيمات المحللة للبروتين ، دار النشر الأكاديمية، الصفحات 3148-3155 ، 2013-01-01، doi : 10.1016/B978-0-12-382219-2.00693-1 ، تاريخ الاسترجاع 2025-12-18 
  16. ↑ دينيسيوك، ألكسندر آي.؛ دينيسيوك، كونستانتين؛ جونسون، مارك إس.؛ أوفيرسكي، فلاديمير إن. (يناير 2024). "اللب التحفيزي البنيوي في البروتينات الشبيهة بالسبتيليزين ومقارنته بالبروتيازات السيرين الشبيهة بالتريبسين والهيدرولازات ألفا/بيتا" . المجلة الدولية للعلوم الجزيئية . 25 (22). doi : 10.3390/ijm . ISSN 1422-0067 . مؤرشف من الأصل في 6 نوفمبر 2024. 
  17. ↑ "محتويات منظف الغسيل سبار" .
  18. ↑ تشابلن م (20 ديسمبر 2004). "تطبيقات البروتياز في صناعة الأغذية" . جامعة لندن ساوث بانك . مؤرشف من الأصل في 14 مارس 2010. تم الاطلاع عليه في 3 مارس 2015 .
  19. ↑ "دليل مركز السيطرة على الأمراض والوقاية منها - المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية المختصر للمخاطر الكيميائية - سابتيليزين" . www.cdc.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-11-2015 .
  20. ↑ قاموس موسبي الطبي والتمريضي والصحّي المساعد، الطبعة الرابعة عشرة، صفحة 557