março 3, 2021
Química Longchang
Visão geral da hidrolase de glicosídeo
Glicosídeo é um composto formado pela condensação do grupo hidroxila hemiacetal do açúcar ou derivado do açúcar com outra substância não açucarada. Os glicosídeos naturais são derivados principalmente de metabólitos secundários de plantas. Para suas próprias necessidades de defesa, as plantas sintetizam um grande número de glicosídeos, fornecendo aos seres humanos recursos abundantes para pesquisa, desenvolvimento e produção de compostos candidatos a medicamentos. Os compostos de glicosídeos têm uma variedade de atividades farmacológicas importantes, como combater reumatismo, antibacteriano, anti-inflamatório, antitumoral, regulação imunológica, melhorar os tratos respiratório e digestivo, e mais de 70% dos medicamentos atualmente no mercado estão relacionados a compostos de glicosídeos. Com o aumento da engenharia do açúcar e o desenvolvimento da tecnologia de separação, purificação e identificação, a pesquisa sobre os componentes eficazes dos glicosídeos nas plantas será mais aprofundada e a aplicação será mais ampla. De acordo com as diferentes estruturas, os glicosídeos podem ser classificados de várias maneiras. De acordo com a diferença de átomos de glicosídeos, eles podem ser divididos em oxiglicosídeos, tioglicosídeos, glicosídeos de carbono e azaglicosídeos, dos quais os oxiglicosídeos são os mais comuns. A diversidade estrutural dos glicosídeos produz uma variedade de atividades farmacológicas. A atividade farmacológica dos glicosídeos não está relacionada apenas à aglicona, mas também está intimamente relacionada à parte da cadeia de açúcar. A composição monossacarídica da cadeia de açúcar no glicosídeo, a configuração da ligação glicosídica e a forma de conexão glicosil afetam a atividade e as vias metabólicas do glicosídeo. Alguns glicosídeos são hidrolisados para gerar agliconas e produzir melhores atividades farmacológicas, como a quercetina e a igualdade de gênero. Modificar a parte da cadeia de açúcar da molécula de glicosídeo e estudar sua relação estrutura-atividade é de grande importância para a descoberta de novos tipos de medicamentos glicosídeos. Métodos químicos, como a catálise ácida ou básica, podem ser usados para hidrolisar as cadeias de açúcar, e métodos biológicos, como microorganismos e catálise enzimática, também podem ser usados para hidrolisar as cadeias de açúcar. A hidrólise química de glicosídeos às vezes produz mais subprodutos e, ao mesmo tempo, causa facilmente poluição ambiental. Os métodos biológicos podem superar esses problemas. Portanto, a hidrolase de glicosídeo é considerada uma ferramenta potencialmente eficaz para a preparação de glicosídeos e agliconas ativos. Este artigo resume sistematicamente o progresso da pesquisa sobre a conversão de hidrolases de glicosídeos para produzir glicosídeos e agliconas ativos.
A hidrolase de glicosídeo é uma hidrolase verdadeira e não requer coenzimas e cofatores. Existem muitas hidrolases de glicosídeos, que estão amplamente presentes em bactérias, fungos, sementes de plantas e órgãos animais. Elas podem ser divididas em diferentes famílias com base na similaridade das sequências e estruturas de resíduos de aminoácidos. Atualmente, foram registradas 145 famílias de hidrolases de glicosídeos. As propriedades e funções das hidrolases de glicosídeos sempre foram o foco da pesquisa no campo da glicobiologia. A pesquisa sobre hidrolase de glicosídeo em meu país começou no final da década de 1950. O acadêmico Zhang Shuzheng e outros analisaram e compararam a composição do sistema de amilase de diferentes Aspergillus na indústria do álcool. A amilase foi separada e determinada por eletroforese em papel na China. Em 1966, três cepas de Rhizopus que produziam amiloglucosidase hidrolase de alta atividade foram selecionadas entre 150 cepas de Rhizopus, e suas propriedades de atividade enzimática foram exploradas preliminarmente. A partir da década de 1980, o acadêmico Zhang Shuzheng realizou pesquisas básicas e aplicadas sobre várias glicosidases e defendeu vigorosamente projetos de fronteira em glicobiologia e glicoengenharia. Como um dos fundadores da glicobiologia, o Acadêmico Zhang Shuzheng está comprometido com a pesquisa de bioquímica microbiana e glicobiologia há muito tempo e obteve conquistas notáveis na estrutura e função das glicosidases, glicobiologia e engenharia de glicobiologia, contribuindo para o nosso país.
Como a importância dos compostos de carboidratos no campo da biologia tem se tornado cada vez mais proeminente, a pesquisa e a aplicação de hidrolases de glicosídeos também têm atraído cada vez mais atenção. Atualmente, as hidrolases de glicosídeos são obtidas principalmente de microrganismos ou animais e plantas por meio de técnicas de separação, purificação e clonagem molecular. Yu Wei et al. pesquisaram a cepa Enterobacter cloacae YW2112 de microrganismos do solo. A glicosidase isolada e purificada a partir dela pode hidrolisar especificamente a ligação glicosídica entre a ceramida e a cadeia de oligossacarídeos no gangliosídeo. Uma ferramenta importante para a funcionalidade. Zhang Shuzheng e outros construíram a β-amilase de forma recombinante a partir da biblioteca de DNA do genoma completo do Bacillus megaterium. Após a comparação e a análise da sequência de aminoácidos, descobriu-se que a enzima consiste no domínio do peptídeo de sinal, no domínio catalítico da glicosil hidrolase e no domínio de ligação ao amido, por sua vez. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de biologia molecular, a mutação aleatória e a evolução dirigida são amplamente utilizadas no aprimoramento das hidrolases de glicosídeos. Tang Shuangyan, do Instituto de Microbiologia da Academia Chinesa de Ciências, etc., melhorou a estabilidade térmica da glucoamilase de Bacillus por meio da tecnologia de recombinação de DNA e previu o mecanismo de melhoria da estabilidade térmica da enzima mutante. Atualmente, a preparação e a aplicação industrial das hidrolases de glicosídeo alcançaram resultados notáveis. A hidrolase de glicosídeo é facilmente obtida por meio de fermentação. Com o rápido desenvolvimento da engenharia genética e da engenharia de proteínas, a hidrolase de glicosídeo recombinante tem sido amplamente utilizada devido à sua alta expressão e fácil purificação. O processo de conversão enzimática tem condições brandas, boa especificidade, alto rendimento e proteção ambiental. Portanto, a hidrolase de glicosídeo se tornou uma ferramenta eficaz para a conversão e a preparação de glicosídeos e agliconas ativos.
Os glicosídeos têm várias atividades biológicas, como anti-inflamatória, antioxidante e antitumoral, e têm boas perspectivas para o desenvolvimento de medicamentos, produtos de saúde e cosméticos. Com o avanço da biotecnologia moderna, os métodos de extração, separação, análise e teste têm sido continuamente aprimorados. O desenvolvimento da enzimologia abriu uma ampla gama de aplicações da tecnologia de biotransformação, e o uso de enzimas para converter glicosídeos tem atraído cada vez mais atenção. A preparação de novos glicosídeos e agliconas pela hidrolase de glicosídeo alterará a atividade biológica dos glicosídeos e fornecerá recursos abundantes para medicamentos e alimentos saudáveis. No momento, a pesquisa sobre o mecanismo catalítico das enzimas é relativamente fraca, especialmente a análise da estrutura tridimensional da enzima em nível molecular, e o estudo da relação entre a estrutura da enzima e sua seletividade são poucos e não aprofundados. A biotecnologia moderna, como a biologia molecular e a biologia estrutural, resolverá gradualmente esses problemas científicos, e a biotransformação para preparar novos compostos de glicosídeos será cada vez mais amplamente utilizada na produção industrial e agrícola.
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