3 marzo 2021
Longchang Chemical
Panoramica delle glicosidi idrolasi
Il glicoside รจ un composto formato dalla condensazione del gruppo ossidrilico emiacetale di uno zucchero o di un derivato dello zucchero con un'altra sostanza non zuccherina. I glicosidi naturali derivano principalmente dai metaboliti secondari delle piante. Per le loro esigenze di difesa, le piante sintetizzano un gran numero di glicosidi, fornendo all'uomo abbondanti risorse per la ricerca, lo sviluppo e la produzione di composti candidati a farmaci. I composti glicosidici hanno una varietร di importanti attivitร farmacologiche, come l'eliminazione dei reumatismi, gli antibatterici, gli antinfiammatori, gli antitumorali, la regolazione immunitaria, il miglioramento delle vie respiratorie e digestive, e piรน di 70% dei farmaci attualmente in commercio sono legati ai composti glicosidici. Con l'affermarsi dell'ingegneria dello zucchero e lo sviluppo della tecnologia di separazione, purificazione e identificazione, la ricerca sui componenti efficaci dei glicosidi nelle piante sarร piรน approfondita e l'applicazione piรน estesa. In base alle diverse strutture, i glicosidi possono essere classificati in molti modi. In base alla differenza degli atomi dei glicosidi, possono essere suddivisi in ossiglicosidi, tioglicosidi, glicosidi di carbonio e azaglicosidi, di cui gli ossiglicosidi sono i piรน comuni. La diversitร strutturale dei glicosidi produce una varietร di attivitร farmacologiche. L'attivitร farmacologica dei glicosidi non รจ legata solo all'aglicone, ma anche alla parte della catena di zucchero. La composizione monosaccaridica della catena zuccherina del glicoside, la configurazione del legame glicosidico e il modo di connessione glicosilica influenzano l'attivitร e le vie metaboliche del glicoside. Alcuni glicosidi vengono idrolizzati per generare agliconi e produrre attivitร farmacologiche migliori, come la quercetina e l'uguaglianza genica. La modifica della parte della catena di zucchero della molecola del glicoside e lo studio della sua relazione struttura-attivitร sono di grande importanza per la scoperta di nuovi tipi di farmaci glicosidici. Per idrolizzare le catene di zucchero si possono utilizzare metodi chimici, come la catalisi di acidi o basi, e metodi biologici, come i microrganismi e la catalisi enzimatica. L'idrolisi chimica dei glicosidi a volte produce piรน sottoprodotti e allo stesso tempo causa facilmente inquinamento ambientale. I metodi biologici possono superare questi problemi. Pertanto, la glicoside idrolasi รจ considerata uno strumento potenzialmente efficace per la preparazione di glicosidi e agliconi attivi. Questo articolo riassume sistematicamente i progressi della ricerca sulla conversione delle idrolasi glicosidiche per produrre glicosidi e agliconi attivi.
La glicoside idrolasi รจ una vera idrolasi e non richiede coenzimi e cofattori. Esistono numerose idrolasi glicosidiche, ampiamente presenti in batteri, funghi, semi di piante e organi animali. Possono essere suddivise in diverse famiglie in base alla somiglianza delle sequenze di residui aminoacidici e delle strutture. Attualmente sono state segnalate 145 famiglie di idrolasi glicosidiche. Le proprietร e le funzioni delle idrolasi glicosidiche sono sempre state al centro della ricerca nel campo della glicobiologia. La ricerca sulle idrolasi glicosidiche nel mio Paese รจ iniziata alla fine degli anni Cinquanta. L'accademico Zhang Shuzheng e altri hanno analizzato e confrontato la composizione del sistema amilasico di diversi Aspergillus nell'industria dell'alcol. L'amilasi รจ stata separata e determinata mediante elettroforesi su carta in Cina. Nel 1966, tra 150 ceppi di Rhizopus che producevano amiloglucosidasi idrolasi ad alta attivitร , sono stati selezionati 3 ceppi di Rhizopus e le loro proprietร di attivitร enzimatica sono state esplorate in via preliminare. A partire dagli anni '80, l'accademico Zhang Shuzheng ha condotto ricerche di base e applicate su varie glicosidasi e ha sostenuto con forza progetti di frontiera in glicobiologia e glicoingegneria. Come uno dei fondatori della glicobiologia, l'Accademico Zhang Shuzheng si รจ impegnato a lungo nella ricerca della biochimica microbica e della glicobiologia e ha ottenuto notevoli risultati nella struttura e nella funzione delle glicosidasi, nella glicobiologia e nell'ingegneria glicobiologica, contribuendo allo sviluppo dell'industria della preparazione degli enzimi e dell'enzimologia nel nostro Paese.
Poichรฉ l'importanza dei composti carboidratici nel campo della biologia รจ diventata sempre piรน rilevante, anche la ricerca e l'applicazione delle idrolasi glicosidiche hanno attirato sempre piรน attenzione. Attualmente, le idrolasi glicosidiche sono ottenute principalmente da microrganismi, animali e piante attraverso tecniche di separazione, purificazione e clonazione molecolare. Yu Wei et al. hanno analizzato il ceppo Enterobacter cloacae YW2112 da microrganismi del suolo. La glicosidasi isolata e purificata รจ in grado di idrolizzare specificamente il legame glicosidico tra la ceramide e la catena oligosaccaridica del ganglioside. Uno strumento importante per la funzionalitร . Zhang Shuzheng e altri hanno costruito la ฮฒ-amilasi in modo ricombinante da una libreria di DNA a genoma intero di Bacillus megaterium. Dopo il confronto e l'analisi della sequenza aminoacidica, รจ emerso che l'enzima รจ costituito da un dominio del peptide segnale, da un dominio catalitico della glicosil idrolasi e da un dominio di legame con l'amido. composizione. Con il continuo sviluppo della tecnologia della biologia molecolare, la mutazione casuale e l'evoluzione diretta sono ampiamente utilizzate per migliorare le idrolasi glicosidiche. Tang Shuangyan dell'Istituto di Microbiologia dell'Accademia Cinese delle Scienze ha migliorato la stabilitร termica della glucoamilasi di Bacillus attraverso la tecnologia della ricombinazione del DNA e ha previsto il meccanismo di miglioramento della stabilitร termica dell'enzima mutante. Attualmente, la preparazione e l'applicazione industriale delle idrolasi glicosidiche hanno raggiunto risultati notevoli. La glicoside idrolasi si ottiene facilmente attraverso la fermentazione. Con il rapido sviluppo dell'ingegneria genetica e dell'ingegneria proteica, la glicoside idrolasi ricombinante รจ stata ampiamente utilizzata grazie alla sua elevata espressione e alla facile purificazione. Il processo di conversione enzimatica presenta condizioni blande, buona specificitร , alta resa e protezione ambientale. Pertanto, la glicoside idrolasi รจ diventata uno strumento efficace per la conversione e la preparazione di glicosidi e agliconi attivi.
I glicosidi possiedono diverse attivitร biologiche, come quelle antinfiammatorie, antiossidanti e antitumorali, e hanno buone prospettive per lo sviluppo di farmaci, prodotti sanitari e cosmetici. Con il progresso delle moderne biotecnologie, i metodi di estrazione, separazione, analisi e test sono stati continuamente migliorati. Lo sviluppo dell'enzimologia ha aperto un'ampia gamma di applicazioni della tecnologia di biotrasformazione e l'uso degli enzimi per convertire i glicosidi ha attirato sempre piรน attenzione. La preparazione di nuovi glicosidi e agliconi da parte della glicoside idrolasi modificherร l'attivitร biologica dei glicosidi e fornirร abbondanti risorse per farmaci e alimenti salutari. Attualmente, la ricerca sul meccanismo catalitico degli enzimi รจ relativamente debole, soprattutto l'analisi della struttura tridimensionale dell'enzima a livello molecolare e lo studio della relazione tra la struttura dell'enzima e la sua selettivitร sono pochi e non approfonditi. Le moderne biotecnologie, come la biologia molecolare e la biologia strutturale, risolveranno gradualmente questi problemi scientifici e la biotrasformazione per preparare nuovi composti glicosidici sarร sempre piรน utilizzata nella produzione industriale e agricola.
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