|
||||||||
|
Ο ανασχεδιασμός και η
τροποποίηση της δομής ενζύμων με σκοπό την αλλαγή των μοριακών και
καταλυτικών τους ιδιοτήτων αποτελεί το πεδίο της Ενζυμικής Μηχανικής (enzyme engineering). Τα επιτεύγματα της Μοριακής Βιολογίας σε
συνδυασμό με την τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA, έχουν δώσει την δυνατότητα in vitro εισαγωγής συγκεκριμένων αμινοξικών μεταλλάξεων σε προεπιλεγμένες θέσεις
του πρωτεϊνικού μορίου (κατευθυνόμενη μεταλλαξογένεση) ως επίσης και την
δυνατότητα αντικατάστασης μεγάλων πολυπεπτιδικών τμημάτων από άλλα. Ο
ανασχεδιασμός των ενζύμων συνήθως πραγματοποιείται με τροποποίηση της περιοχή
εκείνης του πρωτεϊνικού μορίου στην οποία δεσμεύεται το υπόστρωμα ή η οποία
συμμετέχει σε κάποια σημαντική ρυθμιστική λειτουργία. Στον Πίνακα αναφέρονται οι στόχοι της Πρωτεϊνικής Μηχανικής και οι
ιδιότητες των ενζύμων που θα μπορούσαν να τροποποιηθούν με την βοήθεια της
τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA. Για παράδειγμα, βελτίωση της ταχύτητας και της εκλεκτικότητας του
βιοκαταλύτη είναι δυνατόν να επιτευχθούν αυξάνοντας την καταλυτική σταθερά k3 και μειώνοντας
την σταθερά Km,
αντιστοίχως. Αύξηση της ανθεκτικότητας και της σταθερότητας του ενζύμου
έναντι υψηλών θερμοκρασιών ή υψηλών συγκεντρώσεων οργανικών διαλυτών έχει
ιδιαίτερη πρακτική και οικονομική σημασία για τις περιπτώσεις που το ένζυμο
βρίσκει εφαρμογή ως βιοκαταλύτης στην οργανική σύνθεση. Αλλαγή της
εκλεκτικότηταςως προς το συνένζυμο, το μεταλλικό ιόν και το βέλτιστο pH δράσης δημιουργεί ένζυμα που να
καταλύουν διαφορετικού τύπου και μηχανισμού αντιδράσεις. Αύξηση της
ανθεκτικότητας έναντι των πρωτεασών ενισχύει την σταθερότητα, ειδικά για τις
περιπτώσεις εκείνες που το ένζυμο χρησιμοποιείται ως εναίσιμο προϊόν.
Τροποποίηση των αλλοστερικών ιδιοτήτων οδηγεί σε μεταβολή των ρυθμιστικών και
συχνά λειτουργικών ιδιοτήτων των ενζύμων. Οι τρέχουσες ερευνητικές δραστηριότητες στο Εργαστήριο Ενζυμικής
Τεχνολογίας, όσον αφορά στο πεδίο της Ενζυμικής Μηχανικής, έχουν ως εξής: ·
Ανασχεδιασμός της μυρμηκικής αφυδρογονάσης και
τροποποίηση της εκλεκτικότητας ως προς το συνένζυμo που αναγνωρίζει: (NADP έναντι NAD)[B8]. ·
Ανασχεδιασμός της μεταφοράσης του γλουταθείου (GST) από αραβόσιτο και τροποποίηση της
εκλεκτικότητας της για το ξενοβιοτικό υπόστρωμα [B9, B10]. |
Στερεοδιάγραμμα της ενεργού περιοχής
(κέντρου) της μυρμηκικής αφυδρογονάσης. Η μετάλλαξη Gln287Glu έχει ως
αποτέλεσμα την μεταβολή του βέλτιστου pH δραστικότητας του
ενζύμου από 7,5 σε 8,5 [B8].
|
|||||||
