laccasa , p- diphenol: dioksigen atau oksidoreduktase benzenediol oxidoreductases- oksigen, enzim milik kelompok enzim yang disebut oksidase “oksidase tembaga biru”.
Mereka ada di tumbuhan tingkat tinggi, di beberapa serangga, di bakteri, dan di hampir semua jamur yang telah dipelajari; warna biru yang khas adalah produk dari empat atom tembaga yang melekat pada molekul di situs katalitiknya.
Representasi grafis dari struktur molekul enzim Laccase (Sumber: Jawahar Swaminathan dan staf MSD di European Bioinformatics Institute [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)
Enzim-enzim ini dijelaskan oleh Yoshida et al Pada tahun 1883, ketika mempelajari resin pohon Rhus vernicifera atau “pohon pernis” Jepang, di mana ditentukan bahwa fungsi utamanya adalah untuk mengkatalisis reaksi polimerisasi dan depolimerisasi senyawa.
Jauh kemudian ditemukan bahwa, pada jamur, protein dengan aktivitas enzimatik ini memiliki fungsi spesifik dalam mekanisme penghilangan fenol beracun dari lingkungan tempat mereka tumbuh, sementara pada tanaman mereka terlibat dalam proses sintetik seperti lignifikasi.
Kemajuan ilmiah mengenai studi enzim ini memungkinkan penggunaannya di tingkat industri, di mana kapasitas katalitiknya telah digunakan, terutama dalam konteks bioremediasi, tekstil, dalam penghilangan pewarna yang diterapkan pada tekstil, di industri kertas, antara lain
Alasan utama mengapa lakase sangat menarik dari sudut pandang industri berkaitan dengan fakta bahwa reaksi oksidasinya hanya melibatkan reduksi molekul oksigen dan produksi air sebagai unsur sekunder.
Indeks artikel
Karakteristik
Enzim lakase dapat disekresikan atau ditemukan di daerah intraseluler, tetapi ini tergantung pada organisme yang dipelajari. Meskipun demikian, sebagian besar enzim yang dianalisis (dengan pengecualian beberapa protein dari jamur dan serangga tertentu) adalah protein ekstraseluler.
Distribusi
Enzim-enzim ini, seperti dibahas di atas, ditemukan terutama pada jamur, tumbuhan tingkat tinggi, bakteri, dan beberapa spesies serangga.
Di antara tanaman yang telah terbukti keberadaannya adalah pohon apel, asparagus, kentang, pir, mangga, persik, pinus, plum, dan lain-lain. Serangga pengekspres lakase terutama termasuk dalam genus Bombyx, Calliphora, Diploptera, Drosophila, Musca, Papilio, Rhodnius, dan lain-lain.
Jamur adalah organisme dari mana jumlah dan variasi terbesar lakase telah diisolasi dan dipelajari, dan enzim-enzim ini terdapat pada ascomycetes dan deuteromycetes dan basidiomycetes.
Katalisis
Reaksi yang dikatalisis oleh lakase terdiri dari oksidasi monoelektronik dari molekul substrat, yang dapat termasuk dalam kelompok fenol, senyawa aromatik atau amina alifatik, menjadi radikal reaktif yang sesuai.
Hasil dari reaksi katalitik adalah reduksi satu molekul oksigen menjadi dua molekul air dan oksidasi, pada saat yang sama, dari empat molekul substrat untuk menghasilkan empat radikal bebas reaktif.
Radikal bebas menengah dapat mengikat dan membentuk dimer, oligomer atau polimer, itulah sebabnya lakase dikatakan mengkatalisis reaksi polimerisasi dan “depolimerisasi”.
Struktur
Lakase adalah glikoprotein, yaitu, mereka adalah protein yang memiliki residu oligosakarida yang terikat secara kovalen dengan rantai polipeptida, dan ini mewakili antara 10 dan 50% dari total berat molekul (pada enzim tanaman, persentasenya mungkin sedikit lebih tinggi) .
Bagian karbohidrat dari protein jenis ini mengandung monosakarida seperti glukosa, manosa, galaktosa, fukosa, arabinosa, dan beberapa heksosamin, dan glikosilasi dianggap memainkan peran penting dalam sekresi, kerentanan proteolitik, aktivitas, retensi tembaga, dan stabilitas termal. dari protein.
Umumnya, enzim ini ditemukan di alam sebagai monomer atau homodimer dan berat molekul masing-masing monomer dapat bervariasi antara 60 dan 100 kDa.
Pusat katalitik lakase terdiri dari empat atom tembaga (Cu), yang memberikan warna biru pada molekul secara umum karena penyerapan elektronik yang terjadi pada ikatan tembaga-tembaga (Cu-Cu).
Lakase tanaman memiliki titik isoelektrik dengan nilai mendekati 9 (cukup basa), sedangkan enzim jamur berada di antara titik isoelektrik 3 dan 7 (sehingga merupakan enzim yang bekerja dalam kondisi asam).
isoenzim
Banyak jamur penghasil lakase juga memiliki isoform lakase, yang dikodekan oleh gen yang sama atau oleh gen yang berbeda. Isoenzim ini berbeda satu sama lain terutama dalam hal stabilitasnya, pH dan suhu optimalnya untuk mengkatalisasi, dan afinitasnya untuk berbagai jenis substrat.
Dalam kondisi tertentu, isoenzim ini dapat memiliki fungsi fisiologis yang berbeda, tetapi ini tergantung pada spesies atau kondisi tempat tinggalnya.
Fitur
Beberapa peneliti telah menunjukkan bahwa lakase terlibat dalam “sklerotisasi” kutikula pada serangga dan perakitan spora yang tahan terhadap sinar ultraviolet pada mikroorganisme dari genus Bacillus .
Di dalam tanaman
Pada organisme tumbuhan, lakase berpartisipasi dalam pembentukan dinding sel, dalam proses lignifikasi dan “delignifikasi” (kehilangan atau disintegrasi lignin); dan selanjutnya, mereka telah dikaitkan dengan detoksifikasi jaringan melalui oksidasi fenol antijamur atau penonaktifan fitoaleksin.
Dalam jamur
Secara signifikan berlimpah dalam kelompok organisme ini, lakase berpartisipasi dalam berbagai proses seluler dan fisiologis. Di antara mereka kita dapat menyebutkan perlindungan jamur patogen tanin dan tanaman “fitoaleksin”; sehingga dapat dikatakan bahwa, untuk fungi, enzim tersebut merupakan faktor virulensi.
Lakase juga memiliki fungsi dalam morfogenesis dan diferensiasi struktur resistensi dan spora basidiomycetes, serta dalam biodegradasi lignin pada jamur yang mendegradasi jaringan spesies tanaman berkayu.
Pada saat yang sama, lakase berpartisipasi dalam pembentukan pigmen dalam miselia dan tubuh buah dari banyak jamur dan berkontribusi pada proses adhesi sel-sel, dalam pembentukan “lem” polifenol yang mengikat hifa dan dalam penghindaran sistem kekebalan tubuh. host yang terinfeksi jamur patogen.
Di industri
Enzim khusus ini digunakan secara industri untuk berbagai tujuan, tetapi yang paling menonjol berhubungan dengan industri tekstil dan kertas dan dengan bioremediasi dan dekontaminasi air limbah yang dihasilkan oleh proses industri lainnya.
Secara khusus, enzim ini sering digunakan untuk oksidasi fenol dan turunannya yang ada dalam air yang terkontaminasi limbah industri, yang produk katalisisnya tidak larut (dipolimerisasi) dan mengendap, yang membuatnya mudah dipisahkan.
Dalam industri makanan mereka juga memiliki beberapa kepentingan karena penghilangan senyawa fenolik diperlukan untuk stabilisasi minuman seperti anggur, bir dan jus alami.
Mereka digunakan dalam industri kosmetik, dalam sintesis kimia dari banyak senyawa, dalam bioremediasi tanah dan nanobioteknologi.
Yang paling banyak digunakan adalah lakase dari jamur, tetapi baru-baru ini telah ditentukan bahwa lakase bakteri memiliki karakteristik yang lebih menonjol dari sudut pandang industri; Mereka mampu bekerja dengan lebih banyak variasi substrat dan pada rentang suhu dan pH yang jauh lebih luas, serta jauh lebih stabil terhadap agen penghambat.
Referensi
- Klaus, H. (2004). Lakase: struktur, reaksi, distribusi. Mikron , 35 , 93–96.
- Couto, SR, Luis, J., & Herrera, T. (2006). Kegunaan industri dan bioteknologi lakase: Tinjauan. Kemajuan Bioteknologi , 24 , 500–513.
- Madhavi, V., & Lele, SS (2009). Laccase: properti dan aplikasi. Sumber daya hayati , 4 (4), 1694–1717.
- Riva, S., Molecolare, R., & Bianco, VM (2006). Lakase: enzim biru untuk kimia hijau. Tren Bioteknologi , 24 (5), 219-226.
- Singh, P., Bindi, C., & Arunika, G. (2017). Laccase bakteri: pembaruan terkini pada produksi, properti, dan aplikasi industri. Biotek , 7 (323), 1–20.
