Penerapan teknologi rekayasa enzim dalam biofarmasi

Rekayasa enzim adalah ilmu yang menggunakan enzim, organel atau sel yang mengandung enzim (mikroorganisme, hewan, tumbuhan) dalam perangkat reaksi tertentu, memanfaatkan fungsi biokatalitik enzim, dan mengubah bahan mentah yang sesuai menjadi zat yang berguna dengan bantuan sarana rekayasa dan menggunakannya dalam kehidupan sosial. Ini termasuk persiapan persiapan enzim, pengawetan enzim, modifikasi dan transformasi enzim dan reaktor enzim. Aplikasinya terutama terkonsentrasi di industri farmasi, industri makanan, dan industri ringan.

1. Teknologi imobilisasi enzim dan aplikasinya
Dengan menanamkan enzim dalam gel, mikrokapsul, atau melalui ikatan kovalen, adsorpsi ikatan ionik yang terhubung ke pembawa fase padat, atau melalui zat pengikat silang untuk membuat molekul enzim saling berikatan silang satu sama lain dan metode lain untuk membuat enzim tidak dapat larut dalam ruang terbatas dari proses teknis. Teknik ini memungkinkan enzim untuk digunakan berulang kali dalam reaksi batch, terus menerus dalam reaksi berurutan atau enzim mudah dipisahkan dari produk. Metode imobilisasi meliputi metode dasar seperti adsorpsi, pengikatan kovalen, penyematan, mikroenkapsulasi dan pengikatan silang, serta teknik imobilisasi baru seperti kristal enzim ikatan silang, agregat enzim ikatan silang, penyematan matriks silika, dan penyematan lipid (1). Metode embedding lebih umum digunakan di bidang farmasi, diikuti oleh metode adsorpsi. Berbagai enzim amobil telah digunakan untuk produksi industri skala besar, seperti: aminoasilase, penisilin asilase, aspartoasilase, aspartat-β-dekarboksilase.

2. Modifikasi kimiawi enzim
Modifikasi kimiawi enzim mengacu pada rantai utama molekul protein enzim dengan cara "memotong", "menggeser" dan modifikasi kimiawinya.

 

Modifikasi kimiawi mengacu pada proses "pemotongan" dan "pencukuran" rantai utama molekul protein enzim dan modifikasi kimianya, yang merupakan proses teknis penggabungan zat atau gugus kimia tertentu ke dalam molekul enzim dengan cara kimiawi untuk mengubah sifat katalitik dan fungsi enzim. Melalui modifikasi kimiawi enzim, dapat meningkatkan aktivitas enzim, meningkatkan stabilitas enzim, menghilangkan atau mengurangi antigenisitas enzim dan sebagainya.

 

3. Katalisis fase non-air dari enzim dan evolusi terarah enzim

Proses teknis reaksi katalitik enzim dalam media non-air (media pelarut organik, media gas, media fluida superkritis, media cairan ionik, dll.) disebut katalisis enzim fase non-air [5]. Katalisis enzim dalam media tidak berair memiliki keistimewaan yang luar biasa dalam meningkatkan kelarutan substrat atau produk nonpolar, melakukan reaksi sintetis yang tidak dapat dilakukan dalam larutan air, mengurangi penghambatan umpan balik produk ke enzim, dan meningkatkan selektivitas substrat, selektivitas gugus, selektivitas regioselektivitas, dan enansioselektivitas reaksi asimetris senyawa kiral. Evolusi terarah dari teknologi enzim [5] adalah simulasi proses evolusi alami (mutasi acak alami dan seleksi alam, dll.), Mutasi acak buatan gen secara in vitro, pembentukan perpustakaan gen mutan, melalui lingkungan khusus kondisi yang dikontrol secara artifisial, seleksi terarah untuk mendapatkan enzim dengan sifat katalitik yang sangat baik dari proses teknologi mutan.

 

4. Produksi dan aplikasi persiapan enzim

4.1 Produksi enzim

4.1.1 Enzim nuklease dan antibodi

Enzim asam ribonukleat adalah kelas asam ribonukleat (RNA) yang terdiri dari enzim, dengan tingkat spesifisitas urutan asam nukleat yang tinggi dari

dan memiliki nilai aplikasi yang kuat. Selama Anda mengetahui urutan nukleotida dari enzim asam nukleat tertentu, Anda dapat merancang dan mensintesis komposisi asam nukleat yang mengkatalisis pembelahan diri dan kerusakannya, dan berdasarkan seluruh urutan genom ini, Anda dapat merancang dan mensintesis pencegahan dan pengobatan. Nukleotida untuk penyakit virus pada manusia, hewan, dan tumbuhan yang disebabkan oleh virus ini, seperti kemampuan untuk memerangi influenza, hepatitis, AIDS, dan penyakit mosaik tembakau. Nuklease juga dapat digunakan sebagai alat untuk mempelajari pemetaan asam nukleat dan ekspresi gen [4]. Enzim antibodi, juga dikenal sebagai antibodi katalitik, adalah kelas molekul antibodi dengan fungsi biokatalitik yang dapat diperoleh dengan metode induksi dan modifikasi. Enzim antibodi telah digunakan dalam studi mekanisme kerja enzim, sintesis dan pembongkaran obat kiral, persiapan obat antikanker, dll.

4.1.2 Obat-obatan berlabel enzim

Baru-baru ini, telah dimungkinkan untuk merancang obat berdasarkan kemungkinan target kerjanya dalam organisme (misalnya, enzim atau reseptor), dan obat yang dihasilkan disebut obat berlabel enzim. Pendekatan desain ini sekarang dikenal sebagai arus utama desain obat dan memainkan peran besar dalam desain obat baru. Penghambat enzim pengubah peptida angiotensin (ACE) adalah contoh obat berlabel enzim yang berhasil, dan penghambat ACE telah menjadi obat antihipertensi yang penting dan umum digunakan. Penelitian terbaru menemukan bahwa infeksi dan penularan HIV terutama disebabkan oleh protease pada permukaan partikel HIV. Oleh karena itu, studi tentang protease HIV telah menjadi pusat perhatian, dan diharapkan bahwa studi tentang inhibitor protease HIV akan mengarah pada pencarian cara-cara untuk mencegah infeksi HIV dan mengobati AIDS.

4.2 Penerapan teknologi rekayasa enzim dalam proses farmasi

Teknologi rekayasa enzim dalam produksi investasi kecil, kesederhanaan proses, konsumsi energi yang rendah, hasil produk yang tinggi, efisiensi tinggi, efisiensi tinggi dan polusi rendah serta keunggulan lainnya, menjadi kekuatan utama dalam penerapan industri kimia dan farmasi. Di masa lalu, sintesis kimia, fermentasi mikroba dan ekstraksi bahan biologis dan teknologi tradisional lainnya untuk menghasilkan obat, dapat diproduksi oleh rekayasa enzim modern. Bahkan obat-obatan mahal yang tidak mungkin diperoleh dengan teknologi tradisional, seperti insulin manusia, 6-APA dan 7-ADCA, dapat diperoleh. Bakteri rekayasa genetika yang diimobilisasi, sel yang direkayasa, dan kombinasi cerdas antara teknologi imobilisasi dan bioreaktor berkelanjutan akan mengarah pada perubahan mendasar di seluruh industri fermentasi dan industri sintesis kimia.

4.2.1 Penerapan rekayasa enzim untuk menyiapkan metabolit biologis

Aplikasi sel yang diimobilisasi dapat menghasilkan berbagai metabolit primer atau zat antara dalam jumlah besar, seperti gula, asam organik, dan asam amino. Produknya adalah D-fruktosa, gliserol, fruktosa 1,6-difosfat, asam sitrat, asam malat, alanin, asam aspartat, fenilalanin, triptofan, lisin, dan sebagainya.

4.2.2 Penerapan rekayasa enzim untuk memproduksi antibiotik dan vitamin

Aplikasi rekayasa enzim dapat menyiapkan sefalosporin Ⅳ (sefalosporin asilase), 7-ADCA (penisilin V asilase), deasetil sefalosporin (sefalosporin asetat lyase). Dalam beberapa tahun terakhir juga produksi sel Penicillium flavum (sistem sintetase penisilin) yang diimobilisasi dari penelitian penisilin, sintesis prekursor penisilin dan sefalosporin dari proses terbaru juga digunakan dalam rekayasa enzim.

4.2.3 Penerapan produksi rekayasa enzim asam amino dan asam organik

Produksi asam DL-amino (amino asilase), L-lisin (dehidroksilase asam diaminoheptanoat atau α-amino-ε-kaprolaktam hidrolase dan enzim rasemisasi), asam anhidrida urat (enzim aminolisis L-histidin), L-tirosin dan L-dopa (β-tirosinase), serta asam-asam organik lainnya.

4.2.4 Penerapan produksi rekayasa enzim obat nukleotida

Nukleotida adenin (AMP) oleh Pseudomonas aeruginosa penghasil protein diekstraksi asam nukleatnya dengan air panas, kemudian dihidrolisis oleh nuklease. Deoksiribonukleotida diproduksi dengan mengekstraksi asam deoksiribonukleat (RNA) dari putih ikan, diikuti dengan hidrolisis enzimatik oleh 5′-fosfodiesterase. Tanaman dan hewan yang kaya asam nukleat (serbuk sari, dll.) yang ada diekstraksi asam ribonukleat (RNA), dan kemudian enzim 5′-fosfodiesterase mencerna asam ribonukleat (RNA) menjadi fosforil glikosida (AMP), fosforil sitidin (CMP), fosforil uridin (UMP), dan fosforil uridin (GMP) untuk menghasilkan campuran nukleotida. Asam inosinat diproduksi oleh asilosida deaminase. ATP dan AMP masing-masing diproduksi oleh karbamoilfosfat kinase, kinase plus asetat kinase.

5. Prospek Teknologi Rekayasa Enzim untuk Farmasi

Sebagai bagian penting dari bioteknologi, rekayasa enzim telah diakui oleh dunia atas peran penting dan hasil penelitian yang signifikan. Untuk memberikan peran penuh pada fungsi katalitik enzim, untuk memperluas jangkauan aplikasi enzim dan untuk meningkatkan efisiensi aplikasi enzim adalah tujuan utama penelitian aplikasi rekayasa enzim. Tema pengembangan rekayasa enzim abad ke-21 adalah: penelitian dan pengembangan enzim baru, produksi enzim yang optimal, dan aplikasi enzim dengan efisiensi tinggi. Selain teknologi yang umum digunakan, kita juga harus memanfaatkan pengetahuan terbaru tentang genetika dan proteomik, penataan ulang DNA dan seluler, teknologi tampilan permukaan fag untuk penelitian dan pengembangan enzim baru, enzim baru yang paling mengesankan adalah enzim asam nukleat, enzim antibodi dan telomerase, dan sebagainya. Imobilisasi, modifikasi molekuler dan katalisis fase non-air akan digunakan untuk mewujudkan aplikasi enzim yang efisien, dan teknologi pengawetan akan diterapkan secara luas pada biochip, biosensor, bioreaktor, diagnostik klinis, diagnostik klinis, desain obat, kromatografi afinitas, serta studi tentang struktur dan fungsi protein, sehingga memungkinkan teknologi enzim memainkan peran yang lebih besar dalam bidang farmasi.

 

Hubungi Kami Sekarang!

Jika Anda membutuhkan Harga, silakan isi informasi kontak Anda di formulir di bawah ini, kami biasanya akan menghubungi Anda dalam waktu 24 jam. Anda juga bisa mengirim email kepada saya info@longchangchemical.com selama jam kerja (8:30 pagi hingga 6:00 sore UTC+8 Senin-Sabtu) atau gunakan obrolan langsung situs web untuk mendapatkan balasan secepatnya.

Senyawa Glukoamilase	9032-08-0
Pullulanase	9075-68-7
Xilanase	37278-89-0
Selulase	9012-54-8
Naringinase	9068-31-9
β-Amilase	9000-91-3
Glukosa oksidase	9001-37-0
alfa-Amilase	9000-90-2
Pektinase	9032-75-1
Peroksidase	9003-99-0
Lipase	9001-62-1
Katalase	9001-05-2
TANNASE	9025-71-2
Elastase	39445-21-1
Urease	9002-13-5
DEXTRANASE	9025-70-1
L-Laktat dehidrogenase	9001-60-9
Dehidrogenase malat	9001-64-3
Kolesterol oksidase	9028-76-6