İndirgeyici dehalojenazlar - Reductive dehalogenases

İndirgeyici dehaholajenler (EC 1.97.1.8) bir gruptur enzimler kullanılan organohalid solunumu bakteri.[1][2] Bu enzimler çoğunlukla sitoplazmik zarın periplazmik tarafına bağlanır ve organohalidleri azaltarak organohalid solunan bakteriler için enerji tasarrufu sağlayan solunum sürecinde merkezi bir rol oynar. Bu tür indirgeyici dehalojenasyon reaksiyonu sırasında, organohalidler terminal olarak kullanılır. elektron alıcıları. Aşağıdaki genel reaksiyonları katalize ederler:

R-X + 2 e− + 2 H+ → R-H + H-X
X-RR-X + 2 e− + 2 H+ → R = R + 2X−

Bu zarla ilişkili enzimler, organohalid kirleticilerinin detoksifikasyonu için büyük ilgi görmüştür. Organohalid kirliliği, toprağı ve yeraltı sularını etkileyen ciddi bir küresel çevre sorunudur; ve indirgeyici dehalojenazlar, biyoremediasyon için umut verici doğal bir araç sunar.

Yapı ve mekanizma

İndirgeyici dehalojenazlar aşağıdakilerle ilgilidir: kobamit (veya b12 vitamini ) enzim ailesi. İçerirler kobalamin gerçek indirgeyici reaksiyonun meydana geldiği katalitik aktif bölgesinde. Ayrıca liman demir kükürt kümeleri indirgeyici eşdeğerleri sağlayan.[1][3] Membranla ilişkili tüm dehalojenazlar bir N-terminali barındırır ikiz arginin (TAT) sinyali membran protein translokasyonu için korunmuş bir sinyal peptidi olan dizisi (RRXFXK). Monomerik Hem de dimerik formlar önceden rapor edilmişti.

Enzimatik mekanizma hala yeterince araştırılmamıştır; ancak, birkaç çalışma, bir organokobalt eklenti, tek elektron transferi ve halojen-kobalt bağı.[1]

Çalışılan yaygın indirgeyici dehalojenazlar

İndirgeyici dehalojenazlar Dehalobacter Türler

İndirgeyici dehalojenazlar Dehalococcoides Türler

İndirgeyici dehalojenazlar Desulfitobacterium Türler

Üretim yöntemleri

Doğal enzimler

Örnekler klorsuzlaştırabilenlerdir kloroform (TmrA), PCE (PceA), TCE (TceA) ve VC (VcrA).[2] Bu tür enzimlerin doğal formlarda saflaştırılmasının zor olduğu bildirilmektedir; bununla birlikte, bu tür birkaç enzim neredeyse homojenliğe kadar saflaştırıldı.[10][11] Ultrasantrifüj, zar çözündürme ve bir dizi sıvı kromatografisi izolasyon ve saflaştırma için yaygın olarak kullanılan tekniklerdir. Kloroform indirgeyen bir dehalojenaz, başarıyla üretilen ve saflaştırılan en son indirgeyici dehalojenazdır.[4]

Heterolog ifadeler

Alandaki araştırmacılar ilgilerini heterolog ifade Bu enzimlerin doğal formda elde edilmesindeki zorluklardan dolayı aynı enzimlerin Sadece son zamanlarda birkaç rekombinant indirgeyici dehalojenaz işlevsel olarak ifade edilmiş ve dehalojenaz araştırmasını sonraki seviyelere getirmiştir.[12][7][3][5] Bu başarılı çabalar, biyokimyasal ve yapısal özellikleri hakkında daha fazla araştırmayı kolaylaştırır.

İlk membranla ilişkili solunum indirgeyici dehalojenaz, heterolog olarak ifade edilen çözünür ve aktif bir biçimde ve kullanılarak saflaştırılmış Bacillus megaterium[5].

Biyoremediasyonda kullanır

Son yıllarda, indirgeyici dehalojenazlarla ilgili araştırmalar, hem akademik hem de endüstriyel araştırmacılardan potansiyel uygulamaları nedeniyle büyük ilgi çekmiştir. biyoremediasyon organohalid kontaminasyonu.

Referanslar

  1. ^ a b c Sürahi, Bat-Erdene; Ertan, Haluk; Lee, Matthew; Manefield, Michael; Marquis, Christopher P. (2015). "İndirgeyici Dehalojenazlar, Organohalidlerin Biyolojik Yıkımında Yaşlanıyor". Biyoteknolojideki Eğilimler. 33 (10): 595–610. doi:10.1016 / j.tibtech.2015.07.004. ISSN  0167-7799. PMID  26409778.
  2. ^ a b Sürahi, Bat-Erdene; Ertan, Haluk; Bohl, Susanne; Lee, Matthew; Marquis, Christopher P .; Manefield, Michael (2016). "Organohalide Solunan Bakteriler ve İndirgeyici Dehalojenazlar: Organohalid Biyoremediasyonda Anahtar Araçlar". Mikrobiyolojide Sınırlar. 7: 249. doi:10.3389 / fmicb.2016.00249. ISSN  1664-302X. PMC  4771760. PMID  26973626.
  3. ^ a b Quezada, C.P .; Payne, K.A.P .; Leys, D. (2014). "İndirgeyici dehalojenaz yapısı, B12'ye bağlı dehalojenasyon için bir mekanizma önermektedir". Doğa. 517 (7535): 513–516. doi:10.1038 / nature13901. PMC  4968649. PMID  25327251.
  4. ^ a b Sürahi, Bat-Erdene; Bohl, Susanne; Lebhar, Helene; Healey, Robert D .; Manefield, Mike; Marquis, Christopher P .; Lee, Matthew (2017-06-20). "Bir bakteriyel kloroform indirgeyici dehalojenaz: saflaştırma ve biyokimyasal karakterizasyon". Mikrobiyal Biyoteknoloji. 10 (6): 1640–1648. doi:10.1111/1751-7915.12745. ISSN  1751-7915. PMC  5658581. PMID  28631300.
  5. ^ a b c Sürahi, Bat-Erdene; Payne, Karl A. P .; Fisher, Karl; Bohl, Susanne; Lebhar, Helene; Manefield, Mike; Lee, Matthew; Leys, David; Marquis, Christopher P. (2018/01/24). "Fonksiyonel Kloroform İndirgeyici Dehalojenazın Heterolog Üretimi ve Saflaştırılması". ACS Kimyasal Biyoloji. 13 (3): 548–552. doi:10.1021 / acschembio.7b00846. ISSN  1554-8929. PMID  29363941.
  6. ^ Tang, S .; Edwards, E.A. (2013-03-11). "Kloroform, 1,1,1-trikloroetan ve 1,1-dikloroetanın deklorinasyonunu katalize eden Dehalobacter indirgeyici dehalojenazların tanımlanması". Kraliyet Topluluğu'nun Felsefi İşlemleri B: Biyolojik Bilimler. 368 (1616): 20120318. doi:10.1098 / rstb.2012.0318. ISSN  0962-8436. PMC  3638459. PMID  23479748.
  7. ^ a b Parthasarathy, Anutthaman; Stich, Troy A .; Lohner, Svenja T .; Lesnefsky, Ann; Britt, R. David; Spormann, Alfred M. (2015-03-04). "Dehalococcoides mccartyi Strain VS'den Heterolog Olarak İfade Edilen Vinil Klorür İndirgeyici Dehalojenazın (VcrA) Biyokimyasal ve EPR-Spektroskopik Araştırması". Amerikan Kimya Derneği Dergisi. 137 (10): 3525–3532. doi:10.1021 / ja511653d. ISSN  0002-7863. PMC  4516053. PMID  25686300.
  8. ^ Wagner, A. Segler, L. Kleinsteuber, S. Sawers, G. Smidt, H. Lechner, U. (2013). Dehalococcoides mccartyi'de indirgeyici dehalojenaz gen transkripsiyonunun düzenlenmesi. OCLC  1018969275.CS1 bakimi: birden çok ad: yazarlar listesi (bağlantı)
  9. ^ Suyama, A .; Yamashita, M .; Yoshino, S .; Furukawa, K. (2002-07-01). "Desulfitobacterium sp. Y51 Suşunun PceA İndirgeyici Dehalojenazının Moleküler Karakterizasyonu". Bakteriyoloji Dergisi. 184 (13): 3419–3425. doi:10.1128 / jb.184.13.3419-3425.2002. ISSN  0021-9193. PMC  135124. PMID  12057934.
  10. ^ Neumann, Anke; Wohlfarth, Gert; Diekert, Gabriele (1996-07-12). "Dehalospirillum multivorans'tan Tetrakloroeten İndirgeyici Dehalojenazın Saflaştırılması ve Karakterizasyonu". Biyolojik Kimya Dergisi. 271 (28): 16515–16519. doi:10.1074 / jbc.271.28.16515. ISSN  0021-9258. PMID  8663199.
  11. ^ Ni, S; Fredrickson, J K; Xun, L (1995). "Desulfomonile tiedjei DCB-1'in sitoplazmik zarından yeni bir 3-klorobenzoat-indirgeyici dehalojenazın saflaştırılması ve karakterizasyonu". Bakteriyoloji Dergisi. 177 (17): 5135–5139. doi:10.1128 / jb.177.17.5135-5139.1995. ISSN  0021-9193. PMC  177294. PMID  7665493.
  12. ^ Mac Nelly, Anita; Kai, Marco; Svatoš, Aleš; Diekert, Gabriele; Schubert, Torsten (2014-05-09). "Desulfitobacterium hafniense Suşlarından İndirgeyici Dehalojenazların Fonksiyonel Heterolog Üretimi". Uygulamalı ve Çevresel Mikrobiyoloji. 80 (14): 4313–4322. doi:10.1128 / aem.00881-14. ISSN  0099-2240. PMC  4068680. PMID  24814779.