Arabinoxylanase

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Arabinoxylanase ist ein Enzym, das für den Abbau von Arabinoxylan verantwortlich ist, einem Polysaccharid, das in pflanzlichen Zellwänden vorkommt. Dieses Enzym wurde umfassend untersucht, da es potenzielle Anwendungen in der Lebensmittel-, Pharma- und Tierfutterindustrie hat. Arabinoxylan ist die häufigste Hemizellulose in pflanzlichen Zellwänden und macht etwa 20-30% des Trockengewichts der Zellwand aus. Arabinoxylan besteht aus Xylose- und Arabinose-Monomeren, die durch β-(1,4)-glykosidische Bindungen verbunden sind. Der Abbau von Arabinoxylan ist ein wichtiger Schritt im Zelluloseabbauprozess, da er der Cellulase den Zugang zu den Zellulosefasern innerhalb der Zellwand ermöglicht. Arabinoxylanase ist das Enzym, das für den Abbau von Arabinoxylanen verantwortlich ist.

Struktur

Arabinoxylanase ist ein Mitglied der Glycohydrolase-Familie 10 (GH10), die durch eine β-Jelly-Roll-Faltstruktur gekennzeichnet ist. Die β-Jelly-Roll-Faltstruktur besteht aus zwei β-Faltblättern, die in Form von Jelly Rolls angeordnet sind. Die aktive Stelle des GH10-Enzyms befindet sich in der Nähe der Schnittstelle der beiden β-Faltblätter und enthält konservierte Reste, einschließlich katalytischer Aspartat- und Glutamatreste.

Entdeckung

Die erste Arabinoxylanase wurde 1983 aus einem thermophilen Bakterium, Sclerotinia sclerotiorum, entdeckt. Seitdem wurden Arabinoxylanasen in vielen Mikroorganismen gefunden, einschließlich Bakterien, Pilzen und Hefen. In den letzten Jahren gab es ein zunehmendes Interesse an der Identifizierung und Charakterisierung von Arabinoxylanasen aufgrund ihrer potenziellen Anwendungen in verschiedenen Bereichen.

Verbreitung

Arabinoxylanasen kommen in einer Vielzahl von Organismen vor, einschließlich Bakterien, Pilzen, Hefen und Pflanzen. Diese Enzyme sind besonders reichlich in Mikroorganismen vorhanden, die mit Pflanzen assoziiert sind, einschließlich derjenigen, die im Verdauungstrakt von Wiederkäuern vorkommen. Obwohl dieses Enzym hauptsächlich in der Natur vorkommt, kann es auch durch rekombinante DNA-Technologie produziert werden, was es für verschiedene Industrien weit verbreitet verfügbar macht.

Funktionen

Die Hauptfunktion der Arabinoxylanase besteht darin, die Arabinoxylan-Komponente der pflanzlichen Zellwand abzubauen. Arabinoxylanase spaltet die β-(1,4)-glykosidischen Bindungen des Arabinoxylan-Rückgrats und setzt Xylose- und Arabinose-Monomere frei. Die freigesetzten Monomere können dann von Mikroorganismen oder anderen Organismen, die über die notwendigen Enzyme für die weitere Verdauung verfügen, als Energiequelle genutzt werden.

Anwendungen

• In der Lebensmittelindustrie wird das Arabinoxylan-Enzym häufig als Enzympräparat bei der Herstellung von Brot, Cerealien und Teigwaren eingesetzt.
• In der Pharmaindustrie hat Arabinoxylanase potenzielle Anwendungen in der Entwicklung von Probiotika und präbiotischen Therapien.
• In der Tierfutterindustrie wird Arabinoxylanase häufig als Enzym in Geflügel-, Schweine- und Wiederkäuerfuttermitteln verwendet, um die Verdaulichkeit zu verbessern und die Futterkosten zu senken.

Klinische Bedeutung

Arabinoxylan wurde als potenziell klinisch relevant bei der Behandlung von entzündlichen Darmerkrankungen (IBD) identifiziert. Arabinoxylan, ein Substrat für Arabinoxylanase, ist in großen Mengen in Weizenkleie vorhanden und hat sich als schützend für die Entwicklung von IBD erwiesen. Einige Studien deuten darauf hin, dass die Supplementierung mit Arabinoxylanase die Wirksamkeit von Weizenkleie bei der Behandlung von IBD verbessern könnte, aber es sind weitere Studien erforderlich, um dies zu bestätigen.

Schlussfolgerung

Arabinoxylanase ist ein wichtiges Enzym mit vielen potenziellen Anwendungen in verschiedenen Bereichen. Die Fähigkeit dieses Enzyms, Arabinoxylan, einen Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwände, abzubauen, macht es zu einem wertvollen Werkzeug für die Lebensmittel-, Pharma- und Tierfutterindustrie. Weitere Forschungen sind erforderlich, um die klinische Bedeutung und die potenziellen Anwendungen von Arabinoxylanase vollständig zu verstehen.