Quel type de macromolécule est une enzyme？ ?

Comme nous le savons tous, les organismes vivants sont composés de cellules. Les enzymes sont les catalyseurs du métabolisme dans le corps humain, et ce n'est qu'en présence d'enzymes que des réactions chimiques peuvent avoir lieu dans le corps humain, que le métabolisme peut se dérouler et que chaque cellule peut manifester toutes sortes d'activités vitales. Plus il y a d'enzymes dans le corps, plus l'organisme est complet et plus la vie est saine. La plupart des maladies humaines sont liées à une carence en enzymes ou à un trouble de la synthèse.

En fait, nous rencontrons souvent des enzymes dans notre vie, comme le détergent à lessive enrichi en enzymes, la créatine kinase et d'autres types d'indicateurs "enzymatiques" dans le sang, et ainsi de suite, qui sont partout des "enzymes". Aujourd'hui, examinons les enzymes et leurs fonctions.

Qu'est-ce qu'une enzyme ?

Les enzymes sont des protéines dotées d'une grande efficacité et d'effets catalytiques spécifiques. Presque toutes les réactions métaboliques de l'organisme nécessitent la participation d'enzymes, et le contrôle du métabolisme matériel est principalement réalisé par la régulation de l'activité enzymatique. Il est désormais clair que de nombreuses maladies humaines sont dues à la mutation, à la réduction ou à l'absence de certaines enzymes, et qu'une déficience ou une mutation enzymatique peut donc provoquer des désordres métaboliques et conduire à la maladie. Un catalyseur ne fait qu'accélérer une réaction chimique jusqu'à un point d'équilibre, il ne modifie pas ce point d'équilibre.

Il en va de même pour les enzymes, bien qu'elles soient extrêmement efficaces par rapport aux catalyseurs non enzymatiques ; en outre, les enzymes ne catalysent que certaines réactions chimiques de substances spécifiques (appelées effecteurs), produisant certains produits sans sous-produits, c'est-à-dire que les enzymes ont un très haut degré de spécificité. La capacité catalytique d'une enzyme est appelée activité enzymatique, qui peut être mesurée, et la quantité d'enzyme est souvent exprimée en termes d'activité. La mesure de l'activité de certaines enzymes permet souvent de diagnostiquer des maladies. L'enzymologie est donc très proche de l'étiologie, du diagnostic et du traitement des maladies.

La nature des enzymes

Sous les dynasties Shang et Zhou en Chine, on trouve des traces d'activités de production d'enzymes dans des micro-organismes, telles que le brassage, la fabrication de sauces et de sirops. Toutefois, ce n'est qu'au début du 20e siècle que l'on est parvenu à une conclusion sur la nature des enzymes ; au milieu du 19e siècle, on pensait encore que les enzymes devaient agir dans les organismes vivants ; la signification grecque originale du mot "enzyme" était "dans la levure", et ce n'est que lorsqu'on a découvert, en 1897, que des extraits de levure sans cellules pouvaient être fermentés que l'on s'est rendu compte que les enzymes pouvaient encore agir en dehors de la cellule.

En 1926, J.B. Sumner, un biochimiste américain, purifie l'uréase et la cristallise, prouvant qu'il s'agit d'une protéine, ce qui fut le premier à proposer le concept selon lequel les enzymes sont des protéines. Cependant, les autorités académiques de l'époque, plus contestataires, ne pensent pas que l'enzyme ait été cristallisée, au contraire, pensent que la cristallisation de la protéine ne fonctionne pas, tandis que le rôle des polluants s'attache à la nature de l'inconnu. Plus tard, d'autres scientifiques ont également purifié et cristallisé des enzymes telles que la pepsine, la trypsine et d'autres hydrolases protéiques, et ont également prouvé qu'il s'agissait de protéines, l'essence de l'enzyme étant une protéine, cette conclusion est reconnue par la communauté scientifique.
Des milliers d'enzymes ont été découvertes, des centaines d'enzymes ont été purifiées et cristallisées, ainsi qu'analysées et la structure chimique du premier niveau de l'enzyme a été déterminée, et il a été prouvé qu'il s'agissait de protéines. Le concept selon lequel les enzymes sont des protéines est si solide qu'il serait inapproprié de les appeler enzymes si l'on découvrait des macromolécules ayant des propriétés catalytiques autres que celles des protéines. C'est pourquoi plusieurs acides ribonucléiques récemment découverts et dotés d'une activité catalytique ont été qualifiés d'enzymatiques.

Spécificité enzymatique

L'une des caractéristiques les plus frappantes d'une enzyme est la spécificité (ou spécificité) de la réaction qu'elle catalyse. Il s'agit à la fois du choix des effecteurs de l'enzyme et de la spécificité de la réaction qu'elle catalyse. Le degré de spécificité varie d'une enzyme à l'autre.
Par exemple, l'uréase catalyse uniquement l'hydrolyse de l'urée en CO2 et NH3 ; la succinate déshydrogénase catalyse uniquement l'acide succinique comme effecteur, leur spécificité est extrêmement stricte, ce que l'on peut appeler la spécificité absolue ; d'autres enzymes ont un groupe commun ou une sélectivité de liaison chimique ; La phosphatase, par exemple, peut catalyser l'hydrolyse de nombreux types de composés contenant de l'acide phosphorique pour éliminer l'acide phosphorique, et les estérases catalysent l'hydrolyse de la liaison ester de nombreux composés différents, la sélection de la liaison la moins stricte étant celle de la liaison ester. C'est ce que l'on appelle la spécificité relative.

On peut constater que la spécificité des différentes enzymes pour l'action des substances varie considérablement, même la même classe d'enzymes, en raison de différentes sources, le degré de spécificité du degré strict d'incohérence.

Importance des enzymes

Le corps humain et les autres organismes subissent des milliers de réactions chimiques différentes. Toutes les activités telles que la digestion, l'absorption, le transport, la synthèse, la sécrétion, la locomotion et la reproduction (communément appelées métabolisme des substances) sont basées sur des réactions chimiques. La plupart de ces réactions sont lentes, mais les enzymes les accélèrent afin que les diverses activités dont dépend la vie puissent être menées à bien en temps voulu. La grande majorité de ces réactions ont lieu dans la cellule ; chaque réaction est catalysée par une enzyme différente ; la cellule contient des milliers d'enzymes, réparties dans divers organites, qui catalysent méthodiquement les réactions essentielles à la vie.

Prenons l'exemple de l'amidon que nous mangeons tous les jours : l'amidon est digéré dans le tube digestif et hydrolysé en glucose par l'amylase et d'autres enzymes catalytiques, tandis que le glucose pénètre dans la cellule, ce qui est également catalysé par des enzymes, et les divers métabolismes du glucose dans la cellule sont encore plus une série de réactions catalysées par des enzymes, qui oxydent le glucose en dioxyde de carbone et en eau et fournissent de l'énergie, et peuvent également être converties en d'autres substances telles que les graisses. Par rapport à l'oxydation du glucose dans l'organisme et à sa combustion en dehors de l'organisme, bien que les produits soient le dioxyde de carbone et l'eau, et que les deux libèrent de l'énergie, l'oxydation du glucose dans l'organisme est catalysée par des enzymes, et s'effectue dans des conditions douces, telles que la température ambiante, et passe par un certain nombre d'étapes et libère progressivement de l'énergie qui peut être facilement utilisée, ce qui est extrêmement différent de la combustion en dehors de l'organisme.

I. Dans l'industrie de la fermentation alimentaire

Le brassage de la sauce soja implique l'utilisation de protéases sécrétées par Aspergillus oryzae pour décomposer les protéines des matières premières et les dégrader en peptides, en acides aminés, etc. Par exemple, la protéase acide utilisée dans la production de sauce soja peut compenser le manque d'enzymes dans la groseille, favoriser la décomposition des protéines dans les matières premières de la sauce soja et du vinaigre, renforcer le processus de production et faciliter la production à grande échelle. En outre, l'hydrolyse de la protéase peut augmenter la teneur en azote aminé de l'eau-de-vie de sauce soja, ce qui favorise le processus de fermentation et la formation d'arômes et de substances aromatiques. Elle permet également d'améliorer le taux d'utilisation des matières premières, d'économiser des aliments, de réduire les coûts et de contribuer à l'amélioration de la production et à la stabilité de la qualité du produit.

II. Dans le domaine du brassage de la bière

Lorsque la quantité de malt est réduite et que les matières auxiliaires sont augmentées, une protéase supplémentaire est souvent nécessaire pour dégrader complètement les protéines, et la protéase acide microbienne est également un clarificateur de bière efficace.

III. Dans la production de tannage

La protéine fibreuse de la peau de la matière première de tannage est un composant utile du cuir, mais il existe également de nombreuses protéines non fibreuses dans l'interstice de la fibre et dans l'épiderme, ces protéines ont une faible teneur, si elles ne sont pas éliminées, le cuir fini deviendra rigide et cassant. La protéase est utilisée dans le traitement du cuir pour la décomposition des protéines interstitielles. La production nationale de préparation de protéase neutre et alcaline peut être utilisée pour le déhairing enzymatique.

Quatre. Utilisé dans la fabrication de gélatine et de fibres de collagène solubles :

Dans l'industrie, la peau, les os et d'autres matières premières sont lessivés à l'eau de chaux dans l'huile, la graisse et les protéines diverses, etc. Ce processus prend plusieurs mois, nécessite beaucoup de main-d'œuvre, produit peu de gélatine et consomme peu d'énergie. Avec la purification du collagène par la protéase, la gélatine est pure, de bonne qualité, la masse moléculaire relative est uniforme, l'arrangement moléculaire est complet, le cycle de production est court et le rendement en gélatine est élevé.

V. Utilisé pour le prétraitement de la teinture de la laine à basse température :

La teinture de la laine à haute température endommage la résistance de la laine et provoque facilement la contraction du feutrage des fibres et l'érection du corps des poils. Avec le traitement de la laine à la protéase, la teinture au point d'ébullition, le taux de coloration de 2 minutes atteint presque 100%, la couleur et le lustre du produit fini sont brillants, la sensation de gonflement est agréable et les eaux usées dans le contenu du combustible sont considérablement réduites.

Pour le dégommage de la soie :

Les tissus de soie brute doivent être dégommés, la colle de soie est une protéine, notre pays a traditionnellement utilisé la méthode du savon alcalin de raffinage à haute température pour le dégommage, ce qui présente de nombreux inconvénients, l'invasion du pigment de soie par l'alcali, qui affecte facilement le lustre, et avec le dégommage à la protéase, le produit fini est lubrifié et doux au toucher, brillant et éclatant, et le temps de dégommage est court, la température de fonctionnement est basse, et la productivité est accrue.

Le génie génétique enzymatique et le génie protéique de la biocatalyse industrielle dans les années 1990, l'essor de l'évolution dirigée des protéines, la génomique et le développement de la technologie protéomique. Le cœur de la biocatalyse industrielle est l'application des enzymes. Par rapport à la catalyse chimique traditionnelle, la biocatalyse présente les avantages de la spécificité de site et de la stéréospécificité, ce qui permet d'effectuer une "réévolution" selon les souhaits de l'homme sans qu'il soit nécessaire de comprendre la structure de l'enzyme, et peut être utilisée pour le clonage de gènes, la mutation ou l'hybridation aléatoire, la mutation ciblée et la construction de bibliothèques de mutations par des méthodes de PCR sujettes à l'erreur. Des bibliothèques de mutations peuvent être construites par clonage, mutation ou hybridation aléatoire, mutation ciblée et PCR avec risque d'erreur, qui peuvent être combinées à des stratégies de criblage à haut débit pour améliorer l'activité enzymatique, la stabilité, la stéréosélectivité et les propriétés de réaction en milieu non aqueux.

La xylanase est une enzyme clé pour la dégradation de l'hémicellulose. En Chine, nous avons utilisé le gène de Streptomyces olivaceus pour le transférer à la levure Pichia piscine Pichiapastoris afin d'obtenir une expression efficace. L'activité enzymatique était de 1 200 U/mL et l'activité spécifique de 2 869 U/mg. Elle présente une très bonne résistance à la dégradation par les protéases [3]. Les quatre gènes du champignon acidophile Biospora sp. MEY-1 ont été clonés avec succès dans Saccharomyces cerevisiae pour une expression hétérologue, et l'activité spécifique de l'enzyme XYL11 de levure recombinante était de 1 8831 U/mg, et l'enzyme a conservé plus de 87% de sa viabilité à 90 ℃ pendant 10 min. La dégradation du xylane d'avoine produit principalement du xylose et du xylane-disaccharide, qui résiste bien à la dégradation par les protéases [8]. Le gène de production de xylane du cassis IME-216 a été cloné et exprimé dans Saccharomyces cerevisiae, et la vigueur a été augmentée à 90 000 U/mL [8], et le reste des plus de 30 gènes de xylanase ont été exprimés dans Escherichia coli et d'autres articles ne seront pas mentionnés en détail.

Les enzymes pour l'alimentation animale sont devenues l'industrie enzymatique la plus forte et à la croissance la plus rapide de l'industrie mondiale des enzymes industrielles. La phytase est un additif alimentaire qui permet de dégrader l'acide phytique en phosphate inorganique et en inositol dans les aliments pour animaux. L'Institut de recherche sur les aliments pour animaux de l'Académie chinoise des sciences agricoles a recombiné le gène de la phytase d'Aspergillus niger963 dans Saccharomyces cerevisiae pour obtenir une expression très efficace, et l'activité enzymatique a atteint 8×105UI/mL, soit plus de 3 000 fois plus que celle de l'Aspergillus niger d'origine, et bien plus que celle des champignons modifiés signalés à l'étranger [4, 11]. 11], et plusieurs entreprises de production ont été créées en Chine.

La cellulase est un système enzymatique complexe à plusieurs enzymes, la conception irrationnelle est la méthode actuelle d'évolution dirigée de la cellulase, l'exonucléase de cellulose et l'endonucléase de cellulose d'Aspergillus xylosus ont été introduites dans un phage pour en démontrer la fonction. À l'heure actuelle, un certain nombre de gènes de cellulase alcaline moyenne ont été clonés et exprimés, ce qui peut être utilisé dans les textiles et les détergents, et la culture optimisée de bactéries d'ingénierie de l'endocellulase neutre pour l'industrie du papier, avec une activité enzymatique atteignant 32 529 U/mL [10], soit une augmentation de 7,8 fois par rapport à la souche originale. Le gène de la cellulase multifonctionnelle de Fusarium ampullaia crossean a été exprimé dans E. coli, et une lignée de cellulase à haute activité spécifique a été obtenue, avec une bonne activité hydrolytique contre le xylane, les glycosides de disaccharides de fibres de p-nitrophénol et la carboxyméthylcellulose [5]. Le clonage du gène Swollenin S38 de Mycobacterium anthropophilum peut perturber les liaisons hydrogène, qui est un composant du système de cellulase de dégradation fongique [6]. En outre, des recherches sur le système enzymatique de dégradation de la lignocellulose du termite géant à ailes jaunes ont été menées en Chine

La lipase est une classe d'enzymes importante dans la biosynthèse. À l'heure actuelle, la Chine a mis en place une plateforme technique pour la modification, la production et l'application de trois gènes de lipase issus d'une conception rationnelle. L'activité enzymatique de Penicillium expansum FS8486 a été augmentée de 317% grâce à la technologie de réorganisation des gènes [7]. La structure "cap" de la lipase pour la mutation ciblée, pour obtenir une lipase à capuchon ouvert, l'activité spécifique de l'enzyme a augmenté de 5,7 fois, l'efficacité catalytique à deux phases a augmenté de 1,8 fois [8].
La Chine a également construit la plate-forme technologique de culture à haute densité pour les bactéries d'ingénierie à affichage de surface, les bactéries d'ingénierie E. coli, les bactéries d'ingénierie Picrosporum, l'activité lipasique de Pseudohyphae Candida sp. 99-125 a atteint plus de 15 000 U/mL [9]. La lipase clonée de Rhizopus miehei a été exprimée avec succès dans deux levures Pichia, et l'activité enzymatique la plus élevée a atteint 18 000 U/mL. L'activité enzymatique n'a pas diminué à 4 ℃ pendant 6 mois, et le rendement en biodiesel était supérieur à 95% à 12 h [9]. Le gène de la lipase de Rhizopuschinensis a été cloné avec succès dans Picrosylla, et les deux protéines chaperonnes co-exprimées ont pu augmenter l'activité enzymatique de 30%, et l'activité enzymatique a atteint 16 200 U/mL [10-11]. Dans le même temps, l'étude de la lipase liée à la cellule avec une bonne tolérance aux solvants organiques et une bonne stabilité thermique a également été réalisée.

L'amylase est une enzyme industrielle très importante, représentant 25% du marché des enzymes. À l'heure actuelle, l'industrie est principalement constituée d'enzymes à haute température, l'archée anaérobie thermophile Thermococcus du genre Thermococcus produisant une enzyme extracellulaire thermorésistante à haute température, la température optimale de 95 ℃, 100 ℃ ayant encore 60% de la viabilité du gène de l'enzyme a été clonée par PCR et a été exprimée dans E. coli [7]. Deux souches de bactéries Geobacillus productrices d'amidon résistant à la chaleur ont également été isolées à Tengchong, Yunnan, et la viabilité spécifique était de 1 320 et 890 U/mg après purification [7]. Le gène de Bacillus alcalophilus a été cloné par PCR et Bacillus subtilis a été exprimé de manière hétérologue avec une activité de 450 U/mL [9]. L'α-amylase acide mésophile, qui permet d'économiser et de réduire l'énergie pour la transformation de l'amidon, le gène de l'α-amylase de Bacillus sp. présente une homologie de 98% avec le gène de l'α-amylase de B. amyliquefaciens [7].

La mannanase fait partie des hémicellulases et convient à la préparation d'oligosaccharides de mannan. Zhaodong City, Richeng enzyme preparation company with Aspergillus niger engineering bacteria acidic β-mannanase expression activity of 20 000 U/mL, for the current level of production strains of 25 times, in the leading position of fungal genetic engineering bacteria [10]. Le mutant A. tabescens MAN 47 β-mannanase résistant aux températures élevées et aux acides a été obtenu par mutation ciblée par brassage de l'ADN, et l'activité enzymatique à une température élevée de 80 ℃ et à un pH de 4,0 était 10 fois supérieure à celle du type sauvage. L'introduction ciblée de sites de N-glycosylation a permis l'expression du type sauvage et du mutant chez A. tabescens, et la stabilité à la chaleur, la stabilité à l'acide et la résistance aux protéases ont été améliorées. Trois mutants présentant une activité mannanase 3 à 5 fois supérieure à celle du type sauvage ont également été obtenus [10-11]. Une β-1,4-mannanase thermostable a été clonée à partir de Thermoanaerobacter thermophilus, qui présentait l'activité la plus élevée à 80 ℃ dans des puits de pétrole à haute température et à faible perméabilité et contre la gomme hydroxyguar. La demi-vie de cette enzyme est de 46 h [10].

La laccase est une polyphénol-oxydase contenant du cuivre, une enzyme ligninolytique, qui peut également catalyser la synthèse de phénols, d'amines aromatiques et d'oligomères. L'activité d'expression du gène de la laccase cloné à partir de Tanya ruderalis dans Saccharomyces cerevisiae était de 9,03 U/mL, soit 3 fois plus élevée que celle de la souche originale [5]. La laccase de la graminée sauvage Panus rudis a été transformée en levure Picros pour la sécrétion et l'expression, et l'activité spécifique de l'enzyme était de 16,17 U/mg, soit 4,4 fois plus élevée grâce à une mutation ciblée et à une mutation aléatoire [7]. La nouvelle laccase bactérienne marine a été soumise à une mutagenèse ciblée des acides aminés, et la demi-vie du mutant a été multipliée par 3, et la protéine soluble a été augmentée de 244% par rapport à celle avant l'optimisation. Le rendement de la fermentation était 7,9 fois plus élevé que celui du type sauvage [10]. L'activité enzymatique de la laccase d'une souche de champignon tropical à pourriture blanche a atteint 11 400 U/L (méthode au gaïacol) [7].

La pullulanase, également connue sous le nom de thaumatine polysaccharidase, est une enzyme de débranchement qui rompt les liaisons α-1,6-glucosidiques. Thermococcus sp. HJ21 produit une pullulanase extracellulaire à haute température dont la température optimale est de 95 ℃, et l'activité enzymatique reste supérieure à 50% à 100 ℃ pendant 2 heures [7]. Le gène de cette enzyme a été cloné par PCR. Anoxy bacillus sp. p28 a été cloné dans la séquence du gène de la purulanase et le plasmide recombinant a été construit. Transformé en E. coli, le produit était un maltotriose unique, une Pullulanase de type I. Le gène de la purulanase de Bacillus sp. anaérobie résistant à la chaleur et isolé de la source thermale de Tengchong a été introduit dans Bacillus subtilis et exprimé. La viabilité de la purulanase a été mesurée à 60 ℃ et à 48 heures, et l'activité enzymatique extracellulaire était de 42 U/mL, ce qui représentait une augmentation de 40 fois de la viabilité de l'expression [10]. Grâce à la technologie de knock-out et de recombinaison des gènes, Nanjing Bestjie Bioengineering Company a modifié le gène du Bacillus Pullulanase sauvage et a fabriqué une enzyme composite avec la glucoamylase, qui peut préparer du glucose avec une valeur DE supérieure à 96,5, et le nom commercial est High DEX series, qui peut satisfaire à la production de glucose et atteint le niveau international [10].

La pénicilline acylase est l'enzyme clé de l'industrie des antibiotiques β-lactamines. La Chine est entrée avec succès dans l'industrie des antibiotiques par synthèse enzymatique, la pénicilline acylase a été mutagénisée pour obtenir une souche mutante dont la viabilité est de 820 U/mL [2]. Le clonage du gène de la pénicilline acylase de Bacillus megaterium a été exprimé dans Bacillus subtilis avec une viabilité de 30 U/mL [4]. La pénicilline acylase a été sécrétée et exprimée dans Bacillus subtilis à une concentration de 864 U/L, soit 144 fois plus que le rendement du producteur de type sauvage Bacillus-like A. faecalis [5]. La pénicilline acylase de B. faecalis a été sécrétée et exprimée dans E. coli, et l'activité enzymatique de la culture améliorée de la bactérie modifiée était > 2 000 U/L. L'acylase de l'acide 7-amino céphalosporanique (GL-7-ACA acylase) pouvait transformer la céphalosporine C et a été exprimée dans E. coli, l'activité enzymatique la plus élevée atteignant 266 U/L [5], et l'acylase de la pénicilline de Bacillus megaterium immobilisée dans le vecteur Eupergitc a permis de produire 30 lots de transformations successives. L'enzyme a été immobilisée dans le vecteur Eupergitc et produite en 30 lots consécutifs sans diminution d'activité [6].

La D-amino acide oxydase peut catalyser la production de D-amino acides pour produire les céto acides correspondants et l'ammoniaque, cette enzyme et l'acide 7-amino-céphalosporanique acylase (7-ACA acylase) produisent en deux étapes des céphalosporines, matière première importante de l'acide 7-amino-céphalosporanique (7-ACA). Un Picrosporum spp. recombinant hautement exprimé a été construit en utilisant la D-aminoacide oxydase exprimée par la levure méthanolique, et la viabilité de la fermentation a atteint 8 000-1 2000 U/L dans des cuves de 14 L [5]. La D-aminoacide oxydase exprimée par la levure Picot fusionnée avec une viabilité de 1 700 U/L a été construite [5], et deux types d'acylases GL-7-ACA recombinantes ont également été construites, avec des souches constitutives jusqu'à 1 500 U/L et des souches inductibles jusqu'à 900 U/L, et le taux de conversion des enzymes immobilisées a atteint 97% [5]. Le gène de la D-aminoacide oxydase de Saccharomyces cerevisiae a été transféré à E. coli avec une force d'expression de 23,3 U/mL[5] .
La D-aminoacide oxydase a été immobilisée et transformée sur la résine époxyde d'Amberzyme pendant 14 lots sans diminution de la viabilité [6]. La P-hydroxyphénylglycine est un intermédiaire important dans la semi-synthèse des β-lactamines, qui peut être préparée par une préparation catalytique en deux étapes de l'Amberzyme et de la D-carbamoyl hydrolase, et la solubilité a été multipliée par 6 dans E. coli par mutation aléatoire de la D-carbamoyl hydrolase[6], et l'expression recombinante d'E. coli avec une faible solubilité de la D-arbamoyl hydrolase, et la co-expression de chaperons moléculaires ont augmenté la solubilité de l'expression d'environ 3 fois[7].

La réduction asymétrique de composés carbonylés par la carbonyl réductase est largement utilisée pour la préparation d'alcools chiraux. Le (S)-4-chloro-3-hydroxybutyrate d'éthyle a été préparé par la carbonyl réductase de Streptomyces azureus. Sa bactérie recombinante, E. coli BL21, a préparé le (S)-4-chloro-3-4-phénylbutyrate d'éthyle et le (S)-o-chloromandélate de méthyle avec des valeurs de conversion et d'ee supérieures à 99% Les valeurs d'ee énantiomériques et les rendements des produits de l'expression homologue du gène de la carbonyl réductase de la levure de boulangerie ont été augmentés. Une nouvelle carbonyl réductase de type (S) a été clonée à partir du génome de pseudohyphes presque lisses, et la bactérie recombinante E. coliBL 21 a pu préparer du (S)-phénylglycol avec une pureté optique de 99,1% et un rendement de 89,6% [8,11].

La β-glucosidase est un composant important du système de cellulase, qui peut hydrolyser le cellobiose et le cellobiose soluble en glucose et en ligands correspondants, hydrolyser les liaisons β-glycosidiques et synthétiser de nouveaux dérivés de sucre. La β-glucosidase d'Aspergillus suisse, par knock-out de gène et mutation d'acide aminé, l'activité enzymatique du mutant était 143 fois plus élevée que celle du type sauvage [9]. Le gène de la β-glucosidase de Sphingobacterium neoformans a été exprimé avec succès dans E. coli, ce qui permet de convertir les glycosides d'isoflavones pour produire les glycosides correspondants [10]. L'expression hétérologue de la β-glucosidase dans le tractus intestinal du termite laitier de Taïwan E. coli à l'aide d'un système d'expression procaryote a permis de multiplier par 2,6 l'activité de l'enzyme mutante par rapport à l'enzyme de type sauvage. Elle a également amélioré la tolérance au glucose et la stabilité thermique [10]. La β-glucosidase de Penicillium obliquum a été génétiquement modifiée et trois souches d'expression ont été obtenues par transformation ; l'activité enzymatique a été multipliée par 3,4 à 3,7 par rapport à celle de la souche originale [10], et le gène de la β-glucosidase résistant à la chaleur a été isolé à partir d'une bactérie prion non décompétente et cloné dans E. coli, et l'activité enzymatique a été multipliée par 17 [4]. Une β-glucosidase tolérante au glucose a été sélectionnée à partir d'un macrogénome marin et clonée dans E. coli pour une expression efficace, et des concentrations de glucose inférieures à 400 mmol/L ont favorisé l'enzyme, et jusqu'à une concentration de glucose de 1 000 mmol/L, l'activité enzymatique était de 50% [8,11]. La réorganisation de l'ADN et la mutagenèse ciblée ont été utilisées pour améliorer la stabilité de la β-glucosidase, et la demi-vie d'inactivation thermique à 61 ℃ des quatre mutants a été augmentée de 14,16-, 68- et 44-fois par rapport à celle du type sauvage. La résistance à la chaleur a été considérablement améliorée [8].

La galactosidase, également connue sous le nom de lactase, décompose le lactose en glucose et en groupes galactosyl et peut synthétiser des oligosaccharides. La β-galactosidase, une enzyme transglycosylante efficace, a été obtenue à partir de boues de fond marin par une méthode macro-génomique. Elle a été solubilisée et exprimée dans E. coli, a toléré les solvants organiques et a synthétisé de l'oligo-galactose avec des rendements allant jusqu'à 51,61 TTP3T [9]. L'α-galactosidase d'Aspergillus est solidement fermentée avec une activité enzymatique de 305 UI/g [6]. La β-galactosidase de Sulfolobus solfataricus P2 a été modifiée moléculairement pour construire un mutant, et l'enzyme mutante, F441Y, a produit de l'oligogalactose avec un rendement de 61%, soit environ 10% de plus que le type sauvage [9].

La nitrile hydratase a des applications importantes dans la synthèse des amides, des acides carboxyliques et de leurs dérivés, catalysant la production d'acrylamide à partir d'acrylonitrile, avec une viabilité de fermentation allant jusqu'à 6 000 unités internationales dans Nocardia sp. YS-2002, qui est exprimée dans E. coli et Picrosporum [5].

L'inulinase est une enzyme hydrolytique qui hydrolyse la liaison β-2,1-D-fructofructose fructoside de l'inuline pour produire de l'oligofructose, et se divise en deux types : l'endonucléase et l'exonucléase. Le gène de l'inuline endonucléase de l'Aspergillus niger a été cloné dans la levure Bichiria pour obtenir une expression efficace, et l'activité de l'enzyme recombinante a atteint 128 U/mL, ce qui correspond au niveau international [9].

L'alginate synthase est largement utilisée dans le domaine de l'alimentation, de la médecine et de l'industrie légère. Elle peut être utilisée pour produire de l'alginate à partir du maltose par une méthode enzymatique unique, grâce à la conception rationnelle de molécules enzymatiques et à la technologie de remaniement de l'ADN à partir de deux souches GRAS et de deux bactéries thermophiles clonées sur les gènes de l'alginate synthase et à l'expression réussie d'une efficacité élevée, et a été réalisée dans la production industrielle [5].

La protéase neutre est largement utilisée dans la production industrielle, le plasmide recombinant du gène Npr de Bacillus subtilis AS1398 a été transféré dans B. subtilisAS 1398 pour obtenir une bactérie recombinante multi-copies, et la stabilité du plasmide de la bactérie recombinante a été maintenue à 100% pendant 30 générations consécutives, et le niveau d'expression de la protéase a été multiplié par plus d'un pour atteindre 24 000-28 000 U/mL [10]. mL [10]. La souche de B. subtilis présentant une virulence nématicide efficace a été optimisée pour la culture afin d'obtenir une activité protéase atteignant 12 379 U/mL, soit 5 fois plus qu'avant l'optimisation, et le système d'expression de B. subtilis WB600 a été appliqué pour construire une bibliothèque de mutations aléatoires afin d'obtenir un mutant thermostable, qui a été utilisé comme base pour le biocide [8]. La métalloprotéinase matricielle humaine est étroitement liée aux métastases tumorales, et l'enzyme a été clonée et exprimée avec succès dans E. coli, ce qui jette les bases de l'étude du mécanisme de l'enzyme et des métastases tumorales et de la recherche d'inhibiteurs spécifiques de l'enzyme [5].

La glucanase est une hydrolase, divisée en endonucléase et exonucléase, qui est utilisée dans la production de bière et l'ajout d'aliments pour animaux. Le gène de la β-1,3-1,4-glucanase de Penicillium thermophilum a été cloné dans un vecteur d'expression procaryote et transfecté dans E. coli BL 21 pour une expression induite avec une activité enzymatique de 240 U/mL [8], et le gène de l'endonucléase β-1,3-glucanase de Streptomyces sp. S27 a été efficacement exprimé dans E. coli, qui hydrolyse les polysaccharides du kombucha, etc. et peut inhiber les champignons pathogènes et producteurs de toxines [8]. Le gène de l'endoglucanase d'Aspergillus longum a été introduit dans Picrosporum pour l'exprimer, et l'activité enzymatique de la bactérie recombinante III a atteint 110 U/mL, qui a été optimisée pour augmenter par 50% [8]. Mutation ponctuelle extrêmement résistante à la chaleur Thermotogamaritima endoglucanase Cell-12B, la température optimale de l'enzyme de 95 ℃, 90 ℃ encore conservé 70% vivant.
L'acide N-acétylneuraminique est l'un des acides salivaires les plus importants dans les organismes vivants, et la chaîne de sucre de l'acide salivaire est impliquée dans de nombreux processus vitaux. L'acide salivaire CMP favorise la régénération des cellules neuronales, et la modification de la base du gène de la synthétase de l'acide salivaire CMP a permis une expression très efficace dans E. coli, l'expression de l'enzyme représentant 26,5% de la protéine totale, et l'activité enzymatique 100 U/L, soit 850 fois celle de la souche de départ [4]. L'enzyme de détoxification de l'aflatoxine est une oxygénase, et le gène a été construit par la technologie de recombinaison pour être exprimé dans une fermentation à haute densité chez Saccharomyces cerevisiae, et l'enzyme représentait 56% de la protéine totale, et la quantité d'expression atteignait 814,5 mg/L [6]. Le plasmide recombinant du gène de mutation de l'enzyme a été introduit dans E. coli pour être amplifié et transféré dans Saccharomyces cerevisiae, et une bibliothèque de mutations a été établie, et l'activité enzymatique du mutant A1773 a été multipliée par 5. Le mutant A1242 a vu sa résistance aux températures élevées multipliée par 3,5. Le mutant DS1474, avec une activité enzymatique spécifique de 56 U/mg, et le mutant DS896, avec une activité enzymatique spécifique de 44 U/mg [9], ont été approuvés en tant que produits enzymatiques pour la détoxification des aliments pour animaux.

L'infection fongique à Aspergillus fumigatus est un problème difficile pour la santé humaine. L'étude systématique du génome d'Aspergillus fumigatus a permis de cloner plus de 50 gènes liés à la voie de la glycosylation à partir d'Aspergillus fumigatus : chitinase, phosphomannane isomérase, O-mannosyltransférase, α-1-4-N-acétylglucosaminyltransférase, α-glucosidique syntétase, O-mannosyltransférase, α-1,4-N-acétylglucosaminyltransférase, α-glucosidase I et CMP-salivaryl synthétase, le mécanisme de la glycosylation fongique à comprendre, le développement de médicaments par génie génétique et les infections antifongiques [6].

La L-asparaginase a un effet thérapeutique évident sur la leucémie. Grâce à la technologie de recombinaison de l'ADN, le fragment d'anticorps à chaîne unique spécifique de la L-asparaginase et l'enzyme pour construire une protéine de fusion afin d'améliorer la stabilité de l'enzyme in vivo, l'activité de l'enzyme d'ingénierie recombinante d'E. coli AS 1357 a augmenté jusqu'à 228 U/mL, ce qui est comparable à la bactérie sauvage plus de 50 fois. Le gène de l'estérase a été transféré dans E. coli par la méthode macrogénomique, et la bactérie d'ingénierie construite a amélioré la vigueur, avec la quantité d'expression de 200 mg/L, la vigueur de l'enzyme jusqu'à 180 U/mg, et la stabilité thermique à 60 ℃ a été améliorée de 144 fois et 196 fois par rapport à celle du type sauvage, et une nouvelle estérase mutante dégradant les pesticides polyester qui peut dégrader le chlorpyrifos, la deltaméthrine, la deltaméthrine et les flucythrines a été obtenue [9].
La pectinase alcaline a été produite par fermentation de la levure recombinante de Picher, et la production d'enzyme la plus élevée a été de 1 315 U/mL dans un fermenteur de 1 t [8]. L'activité pectinase de la culture EIM-6 d'Aspergillus niger a été optimisée à 30 231 U/mL [8,11]. Le gène de la salicylate hydroxylase de Pseudomonas cloné dans E. coli exprime deux enzymes de dégradation du naphtalène qui dégradent l'acide salicylique, l'acide acétylsalicylique, l'acide sulfosalicylique, le salicylaldéhyde, le m-nitrobenzaldéhyde, l'acide 5-chlorosalicylique, l'octanal et l'o-nitrobenzaldéhyde [5].
Les esters d'organophosphates sont une classe de composés hautement toxiques utilisés comme insecticides, herbicides ou agents neurotoxiques. L'hydrolase des esters d'organophosphates de Pseudomonas aeruginosa a été clonée et exprimée par recombinaison dans E. coli par mutation d'un site d'acide aminé, ce qui a augmenté la capacité d'hydrolyse des esters d'organophosphates d'environ 7 000 fois [10].

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Composé Glucoamylase	9032-08-0
Pullulanase	9075-68-7
Xylanase	37278-89-0
Cellulase	9012-54-8
Naringinase	9068-31-9
β-Amylase	9000-91-3
Glucose oxydase	9001-37-0
alpha-amylase	9000-90-2
Pectinase	9032-75-1
Peroxydase	9003-99-0
Lipase	9001-62-1
Catalase	9001-05-2
TANNASE	9025-71-2
Elastase	39445-21-1
Uréase	9002-13-5
DEXTRANASE	9025-70-1
L-Lactique déshydrogénase	9001-60-9
Déshydrogénase malate	9001-64-3
Cholestérol oxydase	9028-76-6