효소란 어떤 종류의 거대 분자인가요?

우리 모두 알다시피 생명체는 세포로 구성되어 있습니다. 효소는 인체 대사의 촉매제이며, 효소가 있어야만 인체에서 화학 반응이 일어나고 체내 대사가 진행되며 각 세포는 모든 종류의 생명 활동을 보여줄 수 있습니다. 체내에 효소가 많을수록 더 완전하고 건강한 삶을 살 수 있습니다. 대부분의 인간 질병은 효소 결핍 또는 합성 장애와 관련이 있습니다.

사실 효소가 함유된 세탁 세제, 크레아틴 키나아제 및 기타 혈액 내 '효소' 지표 등 효소는 우리 생활에서 흔히 접할 수 있는 '효소'가 있는 곳이라면 어디든 존재합니다. 오늘은 효소와 효소의 기능에 대해 알아보겠습니다.

효소란 무엇인가요?

효소는 높은 효율과 특정 촉매 효과를 가진 단백질입니다. 신체의 거의 모든 대사 반응에는 효소의 참여가 필요하며, 물질 대사의 조절은 대부분 효소 활성의 조절을 통해 이루어집니다. 이제 많은 인간 질병이 특정 효소의 돌연변이, 감소 또는 부재로 인한 것이므로 효소 결핍이나 돌연변이는 대사 장애를 일으키고 질병으로 이어질 수 있다는 것이 분명해졌습니다. 촉매는 화학 반응을 평형점까지만 가속화할 뿐, 평형점을 바꾸지는 않습니다.

효소는 비효소성 촉매에 비해 매우 효율적이지만 효소는 특정 물질(작용체라고 함)의 특정 화학 반응만을 촉매하여 부산물 없이 특정 생성물을 생성하므로 효소는 매우 높은 특이성을 가지고 있습니다. 효소의 촉매 능력을 효소 활성이라고 하며, 이를 측정할 수 있고 효소의 양은 종종 활성으로 표현됩니다. 특정 효소의 활성 측정은 종종 질병 진단에 도움이 되므로 효소학은 질병의 원인, 진단 및 치료와 매우 밀접합니다.

효소의 본질

중국 상나라와 주나라 시대에는 양조, 장 담그기, 시럽 만들기 등 미생물의 효소 생산 활동에 대한 기록이 남아 있습니다. 그러나 20세기 초가 되어서야 효소의 본질에 대한 결론이 내려졌고, 19세기 중반까지도 효소는 살아있는 유기체에서 작용해야 한다고 믿었으며, "효소"라는 단어의 원래 그리스어 의미는 "효모에서"였고, 1897년에 세포가 없는 효모 추출물을 발효시킬 수 있다는 사실이 밝혀진 후에야 효소가 세포 밖에서도 작용할 수 있다는 사실이 깨달아졌습니다.

1926년 미국의 생화학자 J.B. 섬너는 우레아제를 정제하여 결정화함으로써 효소가 단백질이라는 개념을 최초로 제안한 효소라는 것을 증명했습니다. 그러나 당시 학계에서는 효소가 결정화되었다고 생각하지 않고, 반대로 단백질의 결정화가 기능을 하지 않는다고 생각하면서 오염 물질의 역할이 미지의 본질에 붙어 있다고 생각하여 더 많은 이의를 제기했습니다. 나중에 다른 과학자들도 펩신과 트립신 및 기타 단백질 가수 분해 효소와 같은 정제 및 결정화되었으며, 또한 단백질이라는 것을 증명했으며, 효소의 본질은이 결론이 과학계에서 인정하는 단백질이라는 것을 증명했습니다.
수천 개의 효소가 발견되었고, 수백 개의 효소가 정제 및 결정화되었으며, 효소의 1단계 화학 구조가 분석 및 결정되어 단백질임이 증명되었습니다. 효소가 단백질이라는 개념은 너무 확고해서 단백질 이외의 촉매 특성을 가진 거대 분자가 발견되면 효소라고 부르는 것이 부적절할 수 있습니다. 따라서 촉매 활성을 가진 새로 발견된 리보핵산 몇 가지를 효소 유사체라고 부르고 있습니다.

효소 특이성

효소의 가장 두드러진 특징 중 하나는 효소가 촉매하는 반응의 특이성(또는 특이성)입니다. 이는 효소가 선택한 효소의 작용제와 효소가 촉매하는 반응의 특이성을 모두 의미합니다. 특이성의 정도는 효소마다 다릅니다.
예를 들어, 요소 분해 효소는 요소의 가수 분해를 CO2 및 NH3로만 촉매하고, 숙신산 탈수소 효소는 숙신산 만 이펙터로 사용하며, 그 특이성은 매우 엄격하여 절대 특이성이라고 할 수 있으며, 더 많은 효소는 공통 그룹 또는 화학 결합 선택성을 가지고 있습니다; 포스파타제와 같은 많은 종류의 인산 함유 화합물의 가수 분해를 촉매하여 인산을 제거하고, 에스테르 분해 효소는 많은 다른 화합물의 에스테르 결합의 가수 분해를 촉매하여 덜 엄격한 것을 선택할 수 있습니다. 이를 상대적 특이성이라고 할 수 있습니다.

물질의 작용에 대한 다른 효소의 특이성은 다른 출처로 인해 동일한 종류의 효소조차도 엄격한 불일치의 특이성 정도에 따라 크게 다르다는 것을 알 수 있습니다.

효소의 중요성

인체와 다른 유기체는 수천 가지의 다양한 화학 반응을 겪습니다. 소화, 흡수, 운반, 합성, 분비, 운동, 생식(일반적으로 물질 대사라고 함) 등 모든 활동은 화학 반응에 기반합니다. 이러한 반응의 대부분은 느리지만 효소는 이러한 반응을 가속화하여 생명체가 의존하는 다양한 활동이 적시에 수행될 수 있도록 합니다. 이러한 반응의 대부분은 세포에서 일어나며, 각 반응은 서로 다른 효소에 의해 촉매되며 세포에는 다양한 세포 소기관에 분리된 수천 개의 효소가 포함되어 있어 생명에 필수적인 반응을 체계적으로 촉매합니다.

우리가 매일 먹는 전분을 예로 들어 보면 전분은 소화관에서 소화되고 아밀라아제 및 기타 촉매 효소에 의해 포도당으로 가수 분해되는 반면 포도당은 세포로 들어가서 효소에 의해 촉매되며 세포에서 포도당의 다양한 대사는 더욱 일련의 효소 촉매 반응으로 포도당을 이산화탄소와 물로 산화시키고 에너지를 공급하고 지방과 같은 다른 물질로 전환 될 수도 있습니다. 체내 포도당의 산화와 체외 연소와 비교하면 생성물은 이산화탄소와 물이고 둘 다 에너지를 방출하지만 체내 포도당의 산화는 효소에 의해 촉매되고 실온과 같은 온화한 조건에서 수행되며 여러 단계를 거쳐 쉽게 활용할 수있는 에너지를 서서히 방출하여 체외 연소와는 매우 다릅니다.

I. 식품 발효 산업에서

간장 양조에는 아스페르길루스 오리재균이 분비하는 프로테아제를 사용하여 원료의 단백질을 분해하고 펩타이드, 아미노산 등으로 분해하여 색, 향 및 맛을 가진 간장을 생산합니다. 예를 들어 간장 생산에 사용되는 산성 프로테아제는 건포도의 효소 부족을 보충하고 간장 및 식초 원료의 단백질 분해를 촉진하며 생산 공정을 강화하고 대량 생산을 용이하게 할 수 있습니다. 또한 프로테아제의 가수분해는 간장 주정에서 아미노 질소 함량을 증가시켜 발효 과정과 향기 및 풍미 물질의 형성을 촉진 할 수 있습니다. 동시에 원료의 이용률을 높이고 식품을 절약하며 비용을 절감하고 생산 개선 및 제품 품질의 안정성에 기여하는 데 도움이됩니다.

II. 맥주 양조에서

맥아의 양을 줄이고 보조 재료를 늘릴 때 단백질을 완전히 분해하기 위해 보충 프로테아제가 필요한 경우가 많으며, 미생물 산성 프로테아제는 효과적인 맥주 청징제이기도 합니다.

III. 태닝 생산에서

태닝 원료 피부 섬유질 단백질은 가죽의 유용한 성분이지만 섬유질 틈과 표피에도 많은 비 섬유질 단백질이 존재하며 이러한 단백질 함량이 적고 제거하지 않으면 완성 된 가죽이 뻣뻣하고 부서지기 쉽습니다. 따라서 우리는 프로테아제에 의존해야하며, 프로테아제는 간질 단백질의 가죽 가공 분해에 사용되며 중성 및 알칼리성 프로테아제 제제의 국내 생산은 효소 탈모에 사용될 수 있습니다.

4. 젤라틴 및 수용성 콜라겐 섬유의 제조에 사용됩니다:

석회수가 침출되는 피부, 뼈 및 기타 원료를 기름과 그리스 및 기타 단백질 등에 사용하는 산업은 콜라겐, 젤라틴 순도, 품질, 상대 분자량 균일 성, 전체의 분자 배열, 생산주기가 짧고 젤라틴 수율이 높으며 최대 몇 개월의 시간이 걸리고 노동 집약적이며 젤라틴 및 에너지 소비율이 낮은 프로테아제 정제와 함께 최대 몇 개월의 시간이 소요되는이 공정입니다.

V. 양모 저온 염색의 전처리에 사용됩니다:

고온 염색을 한 양모는 양모 손상의 강도를 높이고 섬유 펠트 수축 및 모발 바디 발기를 유발하기 쉽고 양모의 프로테아제 처리, 끓는점에서 염색, 2 분의 색상 속도가 거의 최대 100%, 완제품 색상과 광택이 밝고 통통하며 연료 함량의 폐수가 크게 줄어 듭니다.

실크 디굼용:

생사 직물은 탈검을해야하며 실크 접착제는 단백질이며, 우리나라는 전통적으로 탈검을 위해 고온 정제의 알칼리 비누 방법, 많은 단점, 실크 안료의 알칼리 침입, 광택에 영향을 미치기 쉽고 프로테아제 탈검을 사용하면 완제품이 윤활되고 촉감이 부드럽고 광택이 있고 밝으며 탈검 시간이 짧고 작동 온도가 낮으며 생산성이 증가합니다.

1990년대 효소 유전공학 및 단백질 공학 산업 생촉매, 단백질 지시 진화, 유전체학 및 프로테오믹스 기술 개발의 부상으로 효소 유전공학 및 단백질 공학 산업 생촉매. 산업 생촉매의 핵심은 효소의 응용입니다. 전통적인 화학 촉매에 비해 생촉매는 부위 특이성 및 입체 특이성이라는 장점이 있어 효소의 구조를 이해할 필요 없이 인간이 원하는 대로 '재진화'를 수행할 수 있으며, 유전자 복제, 무작위 돌연변이 또는 혼성화, 표적 돌연변이, 오류가 발생하기 쉬운 PCR 방법에 의한 돌연변이 라이브러리 구축에 사용할 수 있습니다. 돌연변이 라이브러리는 복제, 무작위 돌연변이 또는 혼성화, 표적 돌연변이 및 오류 발생 가능성이 높은 PCR을 통해 구축할 수 있으며, 효소의 활성, 안정성, 입체 선택성 및 비수용성 반응 특성을 개선하기 위해 고처리량 스크리닝 전략과 결합할 수 있습니다.

자일라나제는 헤미셀룰로오스 분해의 핵심 효소로, 중국에서는 스트렙토마이세스 올리바세우스의 유전자를 피치아피시네 효모 피치아파스토리스에 옮겨 효율적인 발현을 얻었습니다. 효소 활성은 1,200 U/mL, 특이 활성은 2,869 U/mg이었습니다. 프로테아제 분해에 대한 저항성이 매우 우수합니다[3]. 유산성 곰팡이인 바이오스포라 sp. MEY-1의 4개 유전자를 사카로미세스 세레비지애에 성공적으로 복제하여 이종 발현에 성공했으며, 재조합 효모 XYL11 효소의 특이 활성은 1,8831 U/mg, 효소는 90℃에서 10분 동안 87% 이상의 생존력을 유지했습니다. 귀리 자일란의 분해는 주로 프로테아제 분해에 대한 저항성이 좋은 자일로오스와 자일란 이당류를 생성합니다 [8]. 검은 건포도 IME-216의 자일란 생산 유전자를 복제하여 사카로미세스 세레비지애에서 발현하고 활력을 90,000 U/mL로 증가시켰으며 [8], 나머지 30 개 이상의 자일라나제 유전자는 대장균에서 발현되었으며 다른 논문에서는 자세히 언급하지 않겠습니다.

사료용 효소는 세계 산업용 효소 산업에서 가장 빠르게 성장하고 가장 강력한 효소 산업이 되었습니다. 피타제는 사료에서 피틴산을 무기 인산염과 이노시톨로 분해하는 사료 첨가제입니다. 중국 농업과학원 사료연구소는 아스퍼질러스 니거963의 파이타제 유전자를 사카로미세스 세레비지에 재조합하여 고효율 발현을 얻었으며, 효소 활성은 8×105IU/mL에 달해 원래 아스퍼질러스 니거보다 3,000배 이상 높았으며 해외에서 보고된 공학 곰팡이보다 훨씬 높았다[4, 11]. 11], 중국에 여러 생산 기업이 설립되었습니다.

셀룰라아제는 다중 효소 복합 효소 시스템이며, 비합리적인 디자인은 셀룰라아제 지시 진화의 현재 방법이며, 아스퍼질러스 자일로수스 셀룰로스 엑소뉴클레아제 및 셀룰로스 엔도뉴클레아는 기능을 입증하기 위해 파지에 있습니다. 현재 섬유 및 세제 등에 사용할 수 있는 중알칼리성 셀룰라아제 유전자를 다수 복제 및 발현했으며, 제지 산업용 중성 엔도셀룰라아제 엔지니어링 박테리아를 최적화 배양하여 효소 활성이 원 균주의 7.8배 증가한 최대 32,529 U/mL[10]에 달한다. 푸사리움 암풀라이아 크로세안의 다기능 셀룰라아제 유전자를 대장균에서 발현하여 자일란, p-니트로페놀 섬유 이당류 배당체, 카르복시메틸 셀룰로오스에 대한 가수분해 활성이 우수한 높은 특이 활성 셀룰라아제 계통을 얻었습니다 [5]. 마이코박테리움 안트로포필룸 S38 스웰레닌 유전자의 복제는 곰팡이 분해 셀룰라아제 시스템의 구성 요소인 수소 결합을 방해할 수 있습니다 [6]. 또한 중국에서 노란날개거대흰개미의 리그노셀룰로오스 분해 효소 시스템에 대한 연구가 수행되었습니다.

리파아제는 생합성에서 중요한 효소입니다. 현재 중국은 합리적인 설계를 통해 성숙된 세 가지 리파아제 유전자의 변형, 생산 및 적용을 위한 기술 플랫폼을 구축했습니다. 페니실리움 익스팬섬 FS8486의 효소 활성은 유전자 재구성 기술을 사용하여 317%로 증가했습니다[7]. 표적 돌연변이에 대한 리파아제 "캡" 구조, 오픈 캡 리파아제를 얻기 위해 효소 특이적 활성은 5.7배 증가했고 2상 촉매 효율은 1.8배 증가했습니다 [8].
중국은 또한 표면 디스플레이 엔지니어링 박테리아, 대장균 엔지니어링 박테리아, 피크로스포룸 엔지니어링 박테리아, 고밀도 배양 기술 플랫폼, 슈도하이파 칸디다균 99-125 리파제 활성이 15,000 U/mL 이상에 도달했습니다[9]. 복제된 리조푸스 미에헤이 리파제는 두 개의 피키아 효모에서 성공적으로 발현되었으며, 가장 높은 효소 활성은 18,000 U/mL에 도달했습니다. 효소 활성은 4 ℃에서 6개월 동안 감소하지 않았으며, 바이오 디젤 수율은 12시간에서 95% 이상이었습니다[9]. 리조푸시넨시스 리파제 유전자는 피크로실라에 성공적으로 복제되었고, 두 개의 공동 발현 샤페론 단백질은 효소 활성을 30%까지 증가시킬 수 있었고 효소 활성은 16 200 U/mL에 도달했습니다 [10-11]. 동시에 유기 용매에 대한 내성과 열 안정성이 우수한 세포 결합 리파아제에 대한 연구도 수행되었습니다.

아밀라아제는 효소 시장의 25%를 차지하는 매우 중요한 산업용 효소입니다. 현재 산업은 주로 고온 효소, 심해 액체 입 호 열성 혐기성 고세균 써모 코커스 속 써모 코커스 생산 세포 외 내열성 고온 효소, 95 ℃, 100 ℃의 최적 온도는 여전히 효소 유전자의 생존력의 60%를 PCR로 복제하고 대장균에서 발현되었다 [7]. 내열성 전분 생산 지오바실러스 박테리아의 두 균주도 윈난성 텅충에서 분리되었으며, 정제 후 특이 생존력은 1,320 및 890 U / mg이었습니다 [7]. 바실러스 알칼로필러스의 유전자는 PCR로 복제되었으며, 여기서 바실러스 서브틸리스가 450 U/mL의 활성으로 이질적으로 발현되었습니다 [9]. 전분 가공에 에너지를 절약하고 에너지를 감소시키는 중성 산성 α-아밀라아제인 바실러스 sp. α-아밀라아제 유전자는 B. 아밀리케파시엔스 α-아밀라아제 유전자와 98% 상동성을 가지고 있습니다 [7].

만나나제는 헤미셀룰라아제에 속하며 만난 올리고당 제조에 적합합니다. 아스 페르 길 루스 니거 엔지니어링 박테리아 산성 β- 만난 아제 발현 활성 20,000 U / mL의 자오 동시, 리청 효소 준비 회사는 현재 생산 균주의 25 배 수준에서 곰팡이 유전 공학 박테리아의 선두 위치에서 [10]. 고온 및 내산성을 가진 A. tabescens MAN 47 β- 만난 아제 돌연변이는 DNA 셔플 링 표적 돌연변이에 의해 얻어졌으며 80 ℃ 및 pH 4.0의 고온에서 효소 활성은 야생형의 10 배였습니다. N-당화 부위의 표적 도입으로 야생형과 돌연변이체 모두 A. tabescens에서 발현이 가능해졌으며 열 안정성, 산 안정성 및 프로테아제 저항성이 향상되었습니다. 야생형보다 만나아제 활성이 3~5배 높은 세 가지 돌연변이체도 얻었습니다[10-11]. 열에 안정한 β-1,4- 만난 아제는 고온, 저 투과성 유정에서 80 ℃에서 가장 높은 활성과 하이드록시 구아 검에 대해 가장 높은 활성을 보인 Thermoanaerobacter thermophilus에서 복제되었습니다. 이 효소의 반감기는 46시간입니다[10].

Laccase는 구리 함유 폴리페놀 산화 효소, 리그닌 분해 효소이며 페놀, 방향족 아민, 올리고머의 합성을 촉매 할 수도 있습니다. 타냐 루데랄리스에서 사카로미세스 세레비지애로 복제된 락케이스 유전자의 발현 활성은 9.03 U/mL로, 원래 균주보다 3배 더 높았습니다[5]. 야생 그라미네 파누스 루디스 락카제는 분비 및 발현을 위해 피크로스 효모로 형질 전환되었으며, 효소의 특이 활성은 16.17 U/mg으로 표적 돌연변이와 무작위 돌연변이에 의해 4.4배 증가했습니다 [7]. 새로운 해양 박테리아 락카제를 아미노산 표적 돌연변이 유발에 적용하여 돌연변이체의 반감기를 3배 연장하고 가용성 단백질을 최적화 전에 비해 244% 증가시켰습니다. 발효 수율은 야생형보다 7.9배 높았습니다 [10]. 열대 흰썩음곰팡이 균주의 락케이스 효소 활성은 11,400 U/L(가이아콜법)에 달했습니다[7].

타우마틴 다당류 분해 효소라고도 알려진 풀룰라나아제는 α-1,6- 글루코시다당 결합을 분해하는 디분지 효소입니다. 써모코커스 HJ21은 95℃의 최적 온도에서 세포 외 고온 풀룰라나아제를 생산하며, 효소 활성은 100℃에서 2시간 동안 50% 이상입니다[7]. 이 효소의 유전자는 PCR로 복제되었습니다. 아녹시 바실러스 sp. p28을 퓨룰라나아제 유전자 서열로 클로닝하고 재조합 플라스미드를 제작했습니다. 대장균으로 형질 전환한 결과, 생성물은 1형 풀룰라나아제인 단일 말토트리오스였습니다. 텅충 온천에서 분리한 내열성 혐기성 바실러스균의 푸룰라나아제 유전자를 고초균에 도입하여 발현시켰습니다. 60 ℃ 및 48 시간에서도 여전히 50% 이상의 생존력을 유지했으며 세포 외 효소 활성은 42 U / mL로 발현 생존력이 40 배 증가했습니다 [10]. 유전자 녹아웃 및 재조합 기술을 통해 난징 베스트지에 생명 공학 회사는 야생 바실러스 풀룰라나제의 유전자를 변형하고 글루코 아밀라아제와 복합 효소를 만들어 DE 값이 96.5 이상인 포도당을 제조 할 수 있으며 상품명은 포도당 생산을 만족시킬 수있는 High DEX 시리즈이며 국제 수준에 도달했습니다 [10].

페니실린 아실라제는 β-락탐 항생제 산업의 핵심 효소입니다. 중국은 돌연변이 유발을 통해 효소 합성 항생제 산업인 페니실린 아실라아제에 성공적으로 진입하여 820 U/mL의 변종 균주 생존력을 얻었습니다[2]. 바실러스 메가테리움 페니실린 아실라아제 유전자의 복제는 30 U/mL의 생존력을 가진 바실러스 서브틸리스에서 발현되었습니다 [4]. 페니실린 아실라아제는 고초균에서 864 U/L로 분비 및 발현되었는데, 이는 야생형 바실러스 유사 생산자인 A. faecalis의 생산량보다 144배 높은 수치입니다[5]. B. 페칼리스의 페니실린 아실라제는 대장균에서 분비되어 발현되었으며, 개량된 박테리아 배양의 효소 활성은 2,000 U/L 이상이었다. 7- 아미노 세 팔로 스포란 산 아실 라제 (GL-7-ACA 아실 라제)는 세 팔로 스포린 C를 변형시킬 수 있으며 대장균에서 발현되었으며 효소 활성은 최대 266 U / L [5]이며 Eupergitc 벡터에 고정 된 Bacillus megaterium의 페니실린 아실 라제는 30 배치의 연속적인 형질 전환을 생성했습니다. 이 효소는 Eupergitc 벡터로 고정되어 활성 감소 없이 30개의 연속 배치에서 생산되었습니다 [6].

D- 아미노산 산화 효소는 D- 아미노산의 생산을 촉매하여 해당 케톤산과 암모니아를 생성 할 수 있으며,이 효소와 7- 아미노 세 팔로 스포린 중요 원료 7- 아미노 세 팔로 스포란 산 (7-ACA 아실 라제)의 2 단계 생산 7-ACA 아실 라제) 7- 아미노 세 팔로 스포 란 산 (7-ACA). 메탄올 효모에 의해 발현된 D-아미노산 산화효소를 사용하여 고도로 발현된 재조합 피코포룸 균주를 만들었고, 발효 생존력은 14L 탱크에서 8000-1000 U/L에 달했습니다[5]. 피코 효모 융합 발현 D-아미노산 산화효소는 생존력이 1700 U/L에 달했고[5], 두 종류의 재조합 GL-7-ACA 아실라제도 구성 균주는 최대 1500 U/L, 유도 균주는 최대 900 U/L로 구성되었으며 고정화 효소의 전환율은 97%에 달했습니다[5]. 사카로미세스 세레비지애의 D-아미노산 산화효소 유전자는 23.3 U/mL[5]의 발현 활력으로 대장균에 전이되었습니다.
D-아미노산 산화효소는 생존율의 감소 없이 14회 배치 동안 앰버자임 에폭시 수지에 고정 및 형질 전환되었습니다[6]. P- 하이드 록시 페닐 글리신은 β- 락탐 항생제의 반합성에서 중요한 중간체로, Amberzyme과 D- 카르 바 모일 가수 분해 효소의 2 단계 촉매 준비로 제조 할 수 있으며 용해도는 E에서 6 배까지 증가했습니다. 대장균에 D-카바모일 가수분해효소의 무작위 돌연변이를 일으켜[6], D-카바모일 가수분해효소의 용해도가 낮은 대장균의 재조합 발현과 분자 샤프론의 동시 발현을 통해 약 3배의 용해도를 증가시켰다[7].

카르보닐 환원 효소는 카르보닐 화합물의 비대칭 환원으로서 키랄 알코올의 제조에 널리 사용됩니다. 에틸 (S)-4-클로로-3-하이드록시부티레이트는 스트렙토마이세스 아주레우스 카르보닐 환원효소에 의해 제조되었습니다. 재조합 박테리아인 대장균 BL21은 에틸 (S)-4-클로로-3-4-페닐부티레이트와 메틸 (S)-o-클로로만델레이트를 99% 이상의 전환 및 ee 값으로 제조했습니다. 제빵 효모 카르보닐 환원효소 유전자의 상동 발현 생성물의 이성질체 ee 값과 수율을 증가시켰습니다. 새로운 (S)형 카르보닐 환원효소는 거의 매끄러운 유사 균의 게놈에서 복제되었고, 재조합 박테리아 대장균BL 21은 광학 순도 99.1%와 수율 89.6%의 (S)-페닐글리콜을 제조할 수 있었습니다[8,11].

β- 글루코시다아제는 셀룰라아제 시스템의 중요한 구성 요소로, 셀로바이오오스와 수용성 셀로바이오오스를 포도당과 해당 리간드로 가수 분해하고 β- 글리코 시드 결합을 가수 분해하며 새로운 당 유도체 합성을 할 수 있습니다. 유전자 녹아웃과 아미노산 돌연변이를 통해 아스퍼질러스 스위스의 β-글루코시다제는 돌연변이체의 효소 활성이 야생형보다 143배 더 높았습니다[9]. 스핑고박테리움 네오포만스 β-글루코시다제 유전자는 대장균에서 성공적으로 발현되어 이소플라본 배당체를 전환하여 해당 배당체를 생성할 수 있습니다 [10]. 원핵생물 발현 시스템을 사용하여 대만 우유 흰개미 대장균의 장내에서 β- 글루코시다아제를 이종 발현한 결과 야생형 효소에 비해 돌연변이 효소의 활성이 2.6배 증가했습니다. 또한 포도당 내성과 열 안정성도 개선되었습니다[10]. 페니실륨 오블리쿰 β- 글루코시다아제를 유전자 변형하고 형질 전환을 통해 3개의 발현 균주를 얻었으며, 효소 활성은 원래 균주에 비해 3.4~3.7배 증가했고[10], 내열성 β- 글루코시다아제 유전자는 무능력 프리온 박테리아에서 분리하여 대장균에 복제한 결과 효소 활성은 17배 증가했습니다[4]. 포도당 내성 β-글루코시다아제를 해양 마크로게놈에서 스크리닝하여 대장균에 복제하여 효율적으로 발현시킨 결과, 포도당 농도 400mmol/L 이하에서 효소가 촉진되었고, 포도당 농도 1,000mmol/L까지 효소 활성은 50%로 나타났다[8,11]. β- 글루코시다 제의 안정성을 향상시키기 위해 DNA 재구성 및 표적 돌연변이 유발을 사용했으며, 4 가지 돌연변이의 61 ℃에서 열 불 활성화 반감기는 야생형에 비해 14.16 배, 68 배 및 44 배 증가했습니다. 내열성도 크게 개선되었습니다[8].

락타아제라고도 알려진 갈락토시다아제는 유당을 포도당과 갈락토실 그룹으로 분해하고 올리고당을 합성할 수 있습니다. 효율적인 트랜스 글리코실화 효소인 β-갈락토시다아제는 거시 게놈 방법으로 해저 진흙에서 얻었으며, 대장균에서 가용화 및 발현되었고, 유기 용매를 견디며 최대 51.6%의 수율로 올리고갈락토스를 합성했습니다[9]. 아스퍼질러스 α-갈락토시다아제는 효소 활성 305 IU/g으로 고체 발효됩니다 [6]. 설폴로부스 솔파타리쿠스 P2의 β-갈락토시다아제를 분자적으로 변형하여 돌연변이체를 만들었고, 돌연변이 효소인 F441Y는 야생형보다 약 10% 높은 61%의 올리고갈락토오스를 생산했습니다 [9].

니트릴 하이드라타제는 아미드, 카르복실산 및 그 유도체의 합성에 중요한 응용 분야를 가지고 있으며, 대장균과 피크로스포룸에서 발현되는 노카디아(Nocardia sp. YS-2002)에서 최대 6,000 국제 단위의 발효 생존력으로 아크릴로니트릴에서 아크릴아마이드의 생산을 촉매합니다[5].

이눌리나아제는 이눌린의 β-2,1-D-프락토프룩토오스 과당 결합을 가수분해하여 올리고당을 생성하는 가수분해 효소로 엔도뉴클레아제와 엑소뉴클레아제의 두 가지 종류로 나뉩니다. 아스퍼질러스 니거의 이눌린 엔도뉴클레아제 유전자를 비키리아 효모에 복제하여 효율적인 발현을 얻었으며, 재조합 효소 활성은 128 U/mL에 도달하여 국제 수준에 도달했습니다 [9].

식품, 의약, 경공업 분야에서 널리 사용되는 알긴산 합성효소인 알긴산염은 효소 분자의 합리적인 설계와 알긴산 합성효소 유전자로 복제된 두 개의 GRAS 균주와 두 개의 호열성 박테리아에서 DNA 셔플 기술을 통해 단일 효소 방법으로 말토오스에서 알긴산염을 생산하고 고효율 발현을 성공적으로 수행하여 산업 생산에 실현되었습니다 [5].

중성 프로테아제는 산업 생산에 널리 사용되며, 바실러스 서브틸리스 AS1398 유전자 Npr의 재조합 플라스미드를 B. 서브틸리스AS 1398에 전이하여 다중 카피 재조합 박테리아를 얻었으며, 재조합 박테리아 플라스미드 안정성은 30 세대 연속 100%로 유지되었으며 프로테아제의 발현 수준은 1 배 이상 증가하여 24 000-28 000 U / [10]. mL [10]에 이르렀습니다. 효율적인 살선충 독성을 가진 B. 서브틸리스 균주를 배양에 최적화하여 최적화 전보다 5배 높은 최대 12379 U/mL의 프로테아제 활성을 얻었으며, B. 서브틸리스 WB600의 발현 시스템을 적용하여 무작위 돌연변이 라이브러리를 구축하여 열 안정 돌연변이를 얻어 살생물제 [8]의 기초로 사용했습니다. 인간 매트릭스 메탈로프로테아제는 종양 전이와 밀접한 관련이 있으며, 이 효소는 대장균에서 성공적으로 복제 및 발현되어 효소 및 종양 전이의 메커니즘 연구와 효소의 특정 억제제 검색을위한 토대를 마련했습니다 [5].

글루카나제는 가수분해효소로 엔도뉴클레아제와 엑소뉴클레아제로 나뉘며 맥주 생산과 사료 첨가 등에 사용됩니다. 페니실리움 써모필룸 β-1,3-1,4-글루카나제 유전자를 원핵생물 발현 벡터에 클로닝하고 대장균 BL 21에 이식하여 발현을 유도한 결과 효소 활성이 240 U/mL로 나타났으며[8], 스트렙토마이세스 sp. S27 엔도누카나제 β-1,3-글루카나제 유전자는 콤부차 다당류 등을 가수분해하고 병원성 및 독소 생성 균을 억제하는 대장균에서 효율적으로 발현되었습니다[8]. 아스페르길루스 롱검의 엔도글루카나제 유전자를 피크로스포룸에 도입하여 발현시킨 결과, 재조합 박테리아 III의 효소 활성은 110 U/mL에 달했으며, 이는 50%까지 증가하도록 최적화되었습니다 [8]. 점 돌연변이 극도로 내열성 써모토가마리티마 엔도글루카나제 셀-12B, 효소 최적 온도 95℃, 90℃에서 여전히 70% 생체를 유지했습니다.
N-아세틸뉴라민산은 생물체에서 가장 중요한 타액산 중 하나로 타액산 당쇄는 많은 생명과정에 관여하며, CMP-타액산은 신경세포의 재생을 촉진하고, CMP-타액산 합성효소 유전자의 염기 변형은 대장균에서 효소 발현이 전체 단백질의 26.5%를 차지하고, 효소 활성은 100 U/L로 출발 균주의 850배에 달하는 높은 효율의 발현 결과를 얻었다 [4]. 아플라톡신 해독 효소는 산소화 효소로, 사카로미세스 세레비지애에서 고밀도 발효 시 발현되도록 재조합 기술로 유전자를 제작했으며, 효소는 전체 단백질의 56%를 차지했고 발현량은 814.5 mg/L에 달했다[6]. 효소 돌연변이 유전자의 재조합 플라스미드를 대장균에 도입하여 증폭하여 사카로미세스 세레비지에 이식하고 돌연변이 라이브러리를 구축하여 돌연변이 A1773의 효소 활성을 5배 증가시켰습니다. 돌연변이 A1242는 고온 저항성이 3.5배 증가했습니다. 특정 효소 활성이 56 U / mg 인 돌연변이 DS1474와 특정 효소 활성이 44 U / mg 인 돌연변이 DS896 [9]은 사료 내 해독 용 효소 제품으로 승인되었습니다.

아스퍼질러스 푸미가투스 곰팡이 감염은 인체 건강에 어려운 문제이며, 아스퍼질러스 푸미가투스 게놈의 체계적인 연구는 50개 이상의 당화 경로 관련 유전자를 아스퍼질러스 푸미가투스, 키티나제, 포스포만난 이성질화 효소로부터 복제했습니다, O-만노실 트랜스퍼라제, α-1,4-N-아세틸글루코사미닐 트랜스퍼라제, α-글루코시다제 I 및 CMP-살리바릴 합성효소 유전자, 진균 당화 메커니즘 이해, 유전자 조작 약물 개발 및 항진균제 감염 [6].

L- 아스파라기나제는 백혈병에 대한 명확한 치료 효과가 있으며, DNA 재조합 기술을 통해 L- 아스파라기나제 특이 단쇄 항체 단편과 효소를 융합 단백질로 구성하여 생체 내 효소의 안정성을 향상시킨 재조합 대장균 AS 1357 엔지니어링 효소 활성은 최대 228 U/mL로 증가하여 야생 세균과 50 배 이상 유사합니다. 에스테라아제 유전자를 마크로게노믹스 방법으로 대장균에 전달하여 제작된 엔지니어링 박테리아는 발현량 200 mg/L, 효소활성이 최대 180 U/mg, 60℃에서의 열안정성이 야생형에 비해 각각 144배, 196배 향상되는 등 활력이 향상되었고, 클로르피리포스, 델타메트린, 델타메트린, 플루시쓰린을 분해하는 새로운 폴리에스테르 농약 분해 변이형 에스테라아제를 얻었습니다[9].
알칼리성 펙티나아제는 재조합 피셔 효모 발효에 의해 생산되었으며, 가장 높은 효소 생산량은 1t 발효기에서 1,315 U/mL였습니다 [8]. 아스퍼질러스 니거 EIM-6 배양의 펙티나아제 활성은 30231 U/mL로 최적화되었습니다[8,11]. 대장균에 복제된 슈도모나스 살리실레이트 하이드록실라제 유전자는 살리실산, 아세틸살리실산, 설포살리실산, 살리실알데히드, m-니트로벤잘데히드, 5-클로로살리실산, 옥탄 및 o-니트로벤잘데히드를 분해하는 2개의 나프탈렌 분해 효소를 발현했습니다 [5].
유기인산염 에스테르는 살충제, 제초제 또는 신경 작용제로 사용되는 독성이 강한 화합물의 일종입니다. 녹농균의 유기인산 에스테르 가수분해효소는 아미노산 부위 돌연변이에 의해 대장균에서 복제되어 재조합적으로 발현되었으며, 이는 유기인산 에스테르의 가수분해 능력을 약 7,000배 증가시켰습니다[10].

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