polifenol oksidaz - Polyphenol oxidase
| katekol oksidaz | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| tanımlayıcılar | |||||||||
| AB numarası | 1.10.3.2 | ||||||||
| Alt. isimler | polifenol oksidaz | ||||||||
| veritabanları | |||||||||
| IntEnz | IntEnz görünümü | ||||||||
| BRENDA | BRENDA girişi | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme görünümü | ||||||||
| fıçı | Fıçı girişi | ||||||||
| MetaCyc | metabolik yol | ||||||||
| PRİAM | profil | ||||||||
| PDB yapıları | RCSB PDB PDBe PDB toplamı | ||||||||
| |||||||||
Meyvelerin esmerleşmesinde rol oynayan bir enzim olan polifenol oksidaz ( PPO ; ayrıca polifenol oksidaz i, kloroplastik ), molekül başına dört bakır atomu içeren bir tetramerdir .
PPO, monofenolleri ve/veya o- difenolleri substrat olarak kabul edebilir . Enzim katalize ederek işler O - hidroksilasyonu ve monofenol olan moleküllerin benzen halkası , tek içeren hidroksil ikame için o -diphenols ( fenol iki içeren moleküllerin hidroksil bir karbon arasında olan 1, 2 pozisyonda ikame). Ayrıca daha fazla katalizler oksidasyon bölgesinin o -diphenols üretmek için o -quinones . PPO, hızlı polimerizasyonunu katalize eder .o -kinonlar, meyvelerin esmerleşmesine neden olan siyah, kahverengi veya kırmızı pigmentler ( polifenoller ) üretir .
Amino asit tirozin oluşturmak üzere PPOs hareketiyle oksitlenebilir tek fenolik halka içerir o -quinone. Bu nedenle, PPO'lar ayrıca tirozinazlar olarak da ifade edilebilir .
Enzim üreten yaygın gıdalar arasında mantar ( Agaricus bisporus ), elma ( Malus domestica ), avokado ( Persea americana ) ve marul ( Lactuca sativa ) bulunur.
Yapı ve işlev
PPO, iki veya daha fazla farklı homo-oligomer (morfein formları) oluşturabilen, ancak formlar arasında dönüştürmek için ayrılıp şekil değiştirmesi gereken bir protein olan bir morfein olarak listelenir . Bir monomer , trimer, tetramer , oktamer veya dodekamer olarak bulunur ve çoklu işlevler yaratır .
Bitkilerde PPO, belirsiz sentezi ve işlevi olan plastidik bir enzimdir. Fonksiyonel kloroplastlarda, psödosiklik fotofosforilasyonun arabuluculuğu gibi oksijen kimyasında yer alabilir .
Enzim terminolojisi , monofenol oksidaz enzimleri ( tirozinazlar ) ve o- difenol:oksijen oksidoredüktaz enzimleri ( katekol oksidazlar ) arasında ayrım yapar . Alt-tabaka arasında tercih tirosinazen ve katekol oksidazlardır tarafından kontrol edilir amino asitler yaklaşık iki bakır iyonu olarak aktif site .
Dağıtım ve uygulamalar
Neredeyse tüm bitki dokularında monofenol oksidaz ve katekol oksidaz enzimlerinin bir karışımı bulunur ve ayrıca bakteri, hayvan ve mantarlarda bulunabilir. Böceklerde kütiküler polifenol oksidazlar bulunur ve ürünleri kuruma toleransından sorumludur .
Üzüm reaksiyon ürünü (2-S glutatyonil kaftarik asit), PPO'nun kaftarik asit üzerindeki etkisiyle üretilen ve şarapta bulunan bir oksidasyon bileşiğidir . Bu bileşik üretim, bazı beyaz şaraplarda daha düşük esmerleşme seviyesinden sorumludur.
Bitkiler, parazitlere karşı bir dizi kimyasal savunmada polifenol oksidazdan yararlanır .
inhibitörleri
Tirozin, polifenol oksidazın etkisiyle pigmentasyon/esmerleşme reaksiyonunun kilit bir bileşiğidir. Bu pigmentasyon reaksiyonunun ayırt edilmesi, çeşitli hastalık ve bozukluklardan sorumludur. İki tip PPO inhibitörü vardır; enzimin bakır bölgesindeki oksijene rakip olanlar ve fenoliklere rakip olanlar. Tentoksin ayrıca son araştırmalarda yüksek bitkilerin fidelerinden PPO aktivitesini ortadan kaldırmak için kullanılmıştır. Tropolon bir üzüm polifenol oksidaz inhibitörüdür . Bu enzimin bir başka inhibitörü potasyum pirosülfittir (K 2 S 2 O 5 ). Muz kökü PPO, ditiyotreitol ve sodyum metabisülfit tarafından güçlü bir şekilde inhibe edilir . Endojen protein fraksiyonları, soğan yapraklarının endojen inhibitörü/regülatörü olarak hareket eder PPO (monofenol monooksijenaz ve o-difenol oksidaz) Potasyum ditiyonit (veya potasyum hidrosülfit) aynı zamanda bir PPO inhibitörüdür.
tahliller
Polifenol oksidazların aktivitesini izlemek ve polifenol oksidaz inhibitörlerinin inhibisyon gücünü değerlendirmek için çeşitli testler geliştirilmiştir. Özellikle, ultraviyole/görünür (UV/Vis) spektrofotometri tabanlı testler yaygın olarak uygulanmaktadır. En yaygın UV/Vis spektrofotometri deneyi, polifenol oksidaz katalizli reaksiyonların ürünleri olan o- kinonların oluşumunun veya substrat tüketiminin izlenmesini içerir . Bağlanmasını kapsar Alternatif spektrofotometrik yöntem o -quinones ile nükleofilik reaktif de kullanılmıştır, örneğin 3-metil-2-benzothiazolinonehydrazone hidroklorür (MBTH) elde edilir. Poliakrilamid jel elektroforezi kullanılarak aktivite boyama deneyleri , trityum bazlı radyoaktif deneyler, oksijen tüketimi deneyi ve nükleer manyetik rezonans (NMR) bazlı deney gibi diğer teknikler de rapor edilmiş ve kullanılmıştır.
enzimatik esmerleşme
Polifenol oksidaz, çoğu meyve ve sebze de dahil olmak üzere bitki ve hayvanlar aleminde bulunan bir enzimdir. PPO gıda endüstrisi için önemlidir, çünkü doku morarma, sıkıştırma veya girintilerden zarar gördüğünde enzimatik esmerleşmeyi katalize eder, ürünü daha az pazarlanabilir hale getirir ve ekonomik kayıplara neden olur. PPO'ya bağlı enzimatik esmerleşme, meyve ve sebzelerde besin içeriği kaybına neden olarak değerlerini daha da düşürür.
Bu PPO reaksiyonlarının substratları, esas olarak yanlış hasattan zarar görmüş bitki hücrelerinin vakuollerinde yer aldığından , PPO esmerleşme reaksiyonları zincirini başlatır. Dilimlendiğinde veya püre haline getirildiğinde oksijene maruz kalma da meyve ve sebzelerde PPO tarafından enzimatik esmerleşmeye yol açar. PPO tarafından katalize edilen esmerleşme reaksiyonunun istenebileceği örnekler arasında avokado, kuru erik, çekirdeksiz kuru üzüm, siyah çay ve yeşil kahve çekirdekleri sayılabilir.
mangoda
Mangolarda, PPO katalizli enzimatik esmerleşmeye esas olarak deride esmerleşmeye yol açan özsu yanığı neden olur. Katekol oksidaz tipi PPO, mango deri hücrelerinin kloroplastlarında ve vakuollerdeki fenolik substratlarında bulunur. Bu nedenle, hücre bölmelerini parçaladığı için, öz yanığı mango derisinde PPO'nun başlatıcı olayıdır. PPO, ciltte en yüksek aktivite seviyelerine sahip mango kabuğu, özsu ve posasında bulunur.
avokadoda
Avokadodaki PPO, oksijene maruz kaldığında hızlı esmerleşmeye neden olur, hem monofenollerin hem de polifenollerin oksidasyon reaksiyonlarını içeren çok aşamalı bir işlemdir ve o-kinon ürünlerinin daha sonra geri dönüşümsüz olarak kahverengi polimerik pigmentlere ( melaninler ) dönüştürülmesine neden olur.
elma
Bir elmanın tüm kısımlarının kloroplastlarında ve mitokondrilerinde bulunan PPO, elmaların enzimatik esmerleşmesinden sorumlu ana enzimdir. Önceden hazırlanmış meyve ve sebzelere yönelik tüketici talebindeki artış nedeniyle, enzimatik esmerleşmeye yönelik bir çözüm, hedeflenen bir araştırma ve yeni ürün geliştirme alanı olmuştur. Örnek olarak, önceden dilimlenmiş elmalar çekici bir tüketici ürünüdür, ancak elmaları dilimlemek, PPO aktivitesini indükleyerek, kesilmiş yüzeylerin esmerleşmesine ve estetik kalitelerinin düşmesine neden olur. Elma suları ve pürelerinde de kötü işlendiğinde veya işlendiğinde esmerleşme meydana gelir.
PPO aktivitesini azaltmak için tasarlanmış genetiği değiştirilmiş meyvenin bir örneği olan Arktik elmaları , PPO ekspresyonunu bastırmak için gen susturma ile türetilen esmerleşmeyen bir özellik içeren ve böylece meyvenin esmerleşmesini engelleyen bir markalı elma takımıdır.
kayısı
Kayısı klimakterik bir meyve olarak hasat sonrası hızlı olgunlaşmaya uğrar . Latent PPO bir şekilde kendiliğinden 38 kDa bir molekül ağırlığına sahip aktif enzim üreten, depolama ilk haftalarında aktive edebilir. Askorbik asit / proteaz kombinasyonları, işlenmiş kayısı püreleri renklerini koruduğu için umut verici pratik bir esmerleşme önleme yöntemi oluşturur .
patateste
Patates yumru kabuğunda ve 1-2 mm dış korteks dokusunda yüksek konsantrasyonlarda bulunan PPO, patateste böcek predasyonuna karşı bir savunma olarak kullanılır ve doku hasarından enzimatik esmerleşmeye yol açar. Patates yumrusunun deri dokusundaki hasar, hücre bölünmesinin bozulmasına neden olarak esmerleşmeye neden olur. Kahverengi veya siyah pigmentler, yumrudaki amino asit grupları ile PPO kinon ürünlerinin reaksiyonundan üretilir . Patateslerde, PPO genleri sadece patates yumrularında değil, aynı zamanda yapraklarda, yaprak saplarında , çiçeklerde ve köklerde de ifade edilir.
cevizde
Cevizde ( Juglans regia ), polifenol oksidazları kodlayan iki farklı gen ( jr PPO1 ve jr PPO2) tanımlanmıştır. İki izoenzimleri farklı tercih substratlar olarak, jr PPO1 gösterir karşı yüksek bir etkinliğe monofenollerin ise, jr PPO2 karşı daha aktiftir bisfenol .
kara kavak
Bir monomerik katekol oksidaz arasından Populus nigra dönüştürür kafeik asit için kuinon ve melanin yaralı de hücreler .
İlgili enzimler
Profenoloksidaz , böcekler , yengeçler ve solucanlar dahil olmak üzere bazı omurgasızlarda bulunan kompleman yanıtının değiştirilmiş bir şeklidir .
Hemosiyanin , her iki enzim de tip bakır aktif bölge koordinasyonunu paylaştığı için fenol oksidazlarla (örneğin tirozinaz ) homologdur . Hemosiyanin ayrıca PPO aktivitesi sergiler, ancak aktif bölgede daha büyük sterik yığından kaynaklanan yavaşlama kinetikleriyle . Kısmi denatürasyon, aktif bölgeye daha fazla erişim sağlayarak aslında hemosiyanin PPO aktivitesini iyileştirir.
Aureusidin sentaz , bitki polifenol oksidazına homologtur, ancak bazı önemli modifikasyonlar içerir.
Aurone sentaz, aronların oluşumunu katalize eder. Coreopsis grandiflora'dan saflaştırılan aurone sentaz , isoliquiritigenin'e karşı zayıf tirozinaz aktivitesi gösterir , ancak enzim klasik tirozinaz substratları L- tirozin ve tiramin ile reaksiyona girmez ve bu nedenle katekol oksidaz olarak sınıflandırılmalıdır .
