Cellobiase

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Einführungen

Cellobiase, auch bekannt als β-Glucosidase, kann Cellobiose hydrolysieren, um zwei Moleküle Glukose zu produzieren, und fördert erheblich die Hydrolyse von Endoglucanase und Exoglucanase, um die gesamte Hydrolyse des Cellulose-Enzymsystems zu beschleunigen und eine vollständigere Hydrolyse von Cellulose zu fördern. Cellobiase gehört zur Klasse der Cellulasen und ist ein wichtiger Bestandteil der cellulolytischen Enzymfamilie, die in der Lage ist, die β-D-Glukosebindung, die an der terminalen nicht-reduzierenden Bindung gebunden ist, zu hydrolysieren, während β-D-Glukose und der entsprechende Ligand freigesetzt werden.

Abbildung 1. Struktur von Cellobiase.

Struktur

Cellobiase besteht aus zwei Polypeptidketten. Jede Kette besteht aus 438 Aminosäuren, die eine Untereinheit des Enzyms bilden. Jede dieser Untereinheiten enthält eine aktive Stelle. Die aktive Stelle hat drei potenzielle Komponenten: Taschen, Spalten und Tunnel. Die Taschenstruktur erleichtert die Erkennung von Monosacchariden wie Glukose. Die Spalte ermöglicht die Bindung von Zuckern zur Bildung von Polysacchariden. Die Tunnel ermöglichen es dem Enzym, sich an das Polysaccharid zu binden und dann das Produkt freizusetzen, während es noch an den Zucker gebunden ist.

Screening nach β-Glucosidase-Inhibitoren

Cellobiase ist an der Pathogenese verschiedener Krankheiten wie Diabetes, AIDS, metastasierendem Krebs und lysosomalen Speicherkrankheiten beteiligt. Daher kann das Screening nach effizienten β-Glucosidase-Inhibitoren nicht nur die Schlüsselrollen von Enzymen im Lebenssystem aufdecken, indem spezifische Stoffwechselprozesse blockiert werden, sondern auch vielversprechende therapeutische Ansätze für die Behandlung verwandter Krankheiten bieten. Cellobiase-Inhibitoren werden durch den Grad der Hemmung der Hydrolysereaktionen des β-Glucosidase-katalytischen Substrats durch hemmende Faktoren gescreent.

Funktion

Die Funktion von Cellobiase besteht darin, die Hydrolyse verschiedener Glycoside und Oligosaccharide durchzuführen. Die wichtigsten Oligosaccharid-β-Glucosidasen reagieren mit Cellulose. Cellobiase ist für viele Organismen notwendig, um dieses Enzym zu konsumieren, um die doppelte Substitutionsreaktion abzuschließen, was bedeutet, dass das Enzym die Zwischenform wird, wenn das erste Substrat in die aktive Stelle eintritt, dann das Produkt freisetzt, bevor das andere Substrat bindet, und am Ende der Reaktion in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Im Fall von β-Glucosidase umfasst die aktive Stelle zwei Carbonsäurereste von Glucosid, Cellobiose, Cello-Triose und Cello-Tetrasaccharid. Ziel der Reaktion ist es, Reste von dem Disaccharid Cellobiose während der Hydrolyse der Biomasse zu entfernen, um Glukose zu produzieren. Je nach Reaktion des Enzyms mit dem Endprodukt wird es ein oder zwei Glukosemoleküle sein.

Cellobiase-Test

• Spektrophotometrische Methode

Die meisten anorganischen Verbindungen, organischen Verbindungen und Proteine haben eine charakteristische Lichtabsorption im violetten oder sichtbaren Bereich oder können in bestimmte Derivate mit spezifischer Absorption umgewandelt werden.

• Fluoreszenz-Methode

Die Fluoreszenz-Methode bezieht sich auf die Transformation bestimmter Moleküle vom Grundzustand in den angeregten Zustand nach der Absorption von Energie durch externe Strahlung und die Lumineszenz des angeregten Moleküls, wenn es in den Grundzustand zurückspringt.

• Elektrochemische Methoden

Da die von Cellobiase katalysierte Hydrolyse von Substraten im Allgemeinen Glukosemoleküle produziert. Die elektrochemische Methode hat die Vorteile besserer Genauigkeit, Präzision, Reproduzierbarkeit, Stabilität, Haltbarkeit und Selektivität.

• Reagenzkit-Methode

Die Glukoseproduktion aus der von Cellobiase katalysierten Substrathydrolyse kann mit einem kommerziellen Glukosekit quantifiziert werden, das die Aktivität von Cellobiase in der zu testenden Probe basierend auf dem Glukosegehalt charakterisiert.

Schlussfolgerungen

Cellobiasen haben wichtige Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, Biokraftstoffen und medizinischen Tests. Wir haben die gängigen Methoden zur Messung der Cellobiase-Aktivität sowie deren Struktur und Funktion beschrieben. Da Cellobiasen eine wichtige Rolle sowohl in den primären als auch in den sekundären Stoffwechselaktivitäten von Organismen spielen, ist es entscheidend, die Auswirkungen von Cellobiasen auf Lebensaktivitäten und verschiedene physiologische Funktionen weiter zu analysieren.