فروکتوزيل ترانسفراز ارتباط دارند (هرناندز و همکاران،2008).بروز ژن فروکتوزيل ترانسفراز ، عمدتا توسط سيستم هاي دوجزئي يا مکانيزم هاي فسفريلاسيون تنظيم مي شوند که به دسترسي سوکرز يا ساير سيگنال هاي محيطي پاسخ مي دهند(هرناندز و همکاران،2008). فروکتان هاي ميکروبي، در ايجاد مقاومت در مقابل فشار محيطي مانند بي آبي، جذب مواد غذايي، تشکيل بيوفيلم و عوامل ويرولانس، نقش دارند(اهرناندز و همکاران،2008). در نتيجه اهميت صنعتي و بيولوژيکي فروکتان ها، فروکتوزيل ترانسفراز ، موضوع تحقيقات فراواني بوده است که براي بهبود فعاليت آنزيمي يا مشخص کردن نقش بيولوژيکي آنها در طبيعت، انجام شده اند(هرناندز و همکاران،2008).
لوان سوکراز ( سوکروز 2,6 ?-D فروکتان 6, ?-D فروکتوزيل ترانسفراز)،از باکتريهاي گرم-مثبت همچون باسيلوس.سابتيليس، باسيلوس.ناتو،باسيلوس.پلي ميکسا، باسيلوس. استرپتوکوکوس. موتانس، استرپتوکوکوس. ساليواروس، اکتينومايسس.ويسکوس،اکتينومايسس.نيوزلندي وگرم-منفي همچون اروينيا. آميلوورا، زايموموناس. موبيليس، استوباکتر.ساب اکسيداز،گلوکونوباکتر. اکسيداز،پانتوا.آگلومرانس، قارچ هاي همانند آسپرژيلوس و رودوترولا جدا شده است(دونا و همکاران،1999)9. فروکتوزيل ترانسفراز 4 واکنش را کاتاليز ميکند،تبديل،هيدروليز،ترانسفروکتوزيل،پليمريزاسيون(هرناندزوهمکاران،2008). فروکتوزيل ترانسفراز سبب تسريع انتقال واحد فروکتوزيل به تعدادي از پذيرنده هاي مختلف مانندآب در واکنش هيدروليز سوکروز، گلوکز در واکنش تبادل، سوکروز يا فروکتان در پلي مريزاسيون استفاده مي کند (شاشيکالا و همکاران،2001). اين آنزيم داراي 3 ويژگي 1: سنتز لوان از سوکروز از طريق واکنش ترانس فروکتوزيلاسيون 2: هيدروليز لوان به مونوساکاريد فروکتوز 3: تبديل فروکتوز به گلوکز (شاشيکالا و همکاران،2001).
فروکتوزيل ترانسفراز داراي 2 سوبسترا سوکروز و 6,2 ?-D فروکتوزيل که طي واکنش گليکوزيل ترانسفراز 2 محصول گلوکز و 6,2 ?-D فروکتوزيل را توليد مي کند(شاشيکالا و همکاران، 2001). اين آنزيم داراي وزن مولکولي 480 کيلو دالتون است و فعاليت اين آنزيم در گستره هاي از فرآيندهايي شامل بقاي باکتري در خاک (باسيلوس.سابتيليس) فتوپاتوژنسيس (اروينيا و سودوموناس) همزيستي (باسيلوس .پلي ميکسا) و متابوليسم فروکتان در گياهان است (هرناندز و همکاران،1995).

1-5 فروکتان ها
فروکتان هاي ميکروبي، از باکتري هاي گرم-مثبت و گرم-منفي، قارچ هاي خانواده ي آسپرژيلوس10 و رودوترولا11، جدا شده اند(دونا و همکاران،1999). چندين تحقيق خوب در مورد متابوليسم فروکتان گياهان و نقش فيزيولوژيکي آنها، نقش هاي سودبخش به عنوان پروبيوتيک ها در تغذيه انسان و حيوان، کاربردهاي صنعتي و بيوسنتزدر گياهان ترانس ژنتيک، تا کنون به چاپ رسيده اند( هان،1990؛ويجن و اسميکنز،1999؛دلزن و همکاران، 2005)12. فروکتان ها بر طبق نوع اتصالي که زنجيره ي فروکتوزيل ?-D گسترده شده با سوکرز تشکيل مي دهد، به عنوان اينولين ها، لوان ها(فلينز در گياهان)، لوان هاي ترکيبي(گرامينان در گياهان) و سريهاي جديد(اينولين جديد و لوان جديد در گياهان)، طبقه بندي مي شوند(شکل 1) (هرناندز و همکاران،2008). اينولين ها، پليمرهاي خطي از فروکتوز با اتصال هستند( فاوکيا و همکاران،2009)13. افزودن باقي مانده هاي فروکتوزيل در اتصال به سوکرز، منجر به تشکيل کستوز-1 مي شود که يک اينولين اوليه مي باشد(هرناندز و همکاران،2008). پليمرهاي اينولين گياهي، درجه اي از پلي مريزاسيون(DP)30 تا 150 باقي مانده هاي فروکتوزيل را دارند درحالي که اينولين هاي ميکروبي، DP معادل با 20 تا 10000 را دارا هستند (هيجوم و همکاران،2006)14. لوان ها نيز پليمرهاي خطي از فروکتوز هستند اما با اتصالات (هرناندز وهمکاران، 2008). لوان داراي وزن مولکولي 107 کيلو دالتون و حدودا از 60000 واحد فروکتوز تشکيل شده است که در اثر آنزيم لوان سوکراز در خارج از سلول باکتري توليد مي شود(خنافري و همکاران، 1389).گياهان گلدار لوان را در واکوئل هاي خود به عنوان منبع قندي براي سازگاري با شرايط سرما و خشکي ذخيره ميکنند اما در باکتري ها نقش تامين کننده منبع انرژي را ايفا مي کند( خنافري و همکاران 1389). افزودن باقي مانده فروکتوزيل به سوکرز با اتصال ، منجر به تشکيل کستوز-6 مي شود که اولين ماده ي واسطه بيوسنتز لوان مي باشد(هرناندز و همکاران،2008). لوان هايي که مبدائ گياهي دارند(فلين ها)DP کوچکتر از 100 براي باقي ماندهي فروکتوزيل دارند، درحالي که لوان هاي ميکروبي، DP بزرگتر از 100 دارند(هرناندز و همکاران 2008). لوان هاي ترکيبي(گراميان ها)، ريشه ي گياهي دارند و داراي باقي مانده ي فروکتوزيل متصل شده ي و مي باشند (هرناندز و همکاران، 200). پيشگام لوان هاي ترکيبي، تتراساکاريد بيفرکوز مي باشد(شکل1) (هرناندز و همکاران،2008). در سري هاي جديد اينولين، واحدهاي فروکتوزيل ?-D، همانند اينولين، توسط اتصال به هم وصل شده اند، اما زنجيره هاي فروکتوزيل، به C1 يا C2 از نيمه گلوکزي سوکرز متصل هستند( لويس 1933)15. چنين اتفاقي براي سري هاي جديد لوان نيز رخ مي دهد که در آن، واحدهاي فروکتوزيل ?-D، توسط يک اتصال به هم وصل شده اند و زنجيره هاي فروکتوزيل به C1 يا C6 از نيمه گلوکزي سوکرز، متصل هستند (هرناندز و همکاران،2008). چون سوکرز پيشگامِ همه ي انواع فروکتان ها ميباشد، آنها اغلب در يک سمت، نيمه گلوکزي دارند(هرناندز و همکاران،2008). زنجيره ي کوچک اوليگوساکاريدها (DP)، اوليگوفروکتوزيد، فروکتواوليگوساکاريد(FOS) يا زنجيره ي کوتاه FOS نام دارند(هرناندز و همکاران،2008).

شکل 1-1 طبقه بندي انواع فروکتان ها بر اساس نوع اتصال زنجيره ?-D فروکتوزيل با سوکروز( هرناندز و همکاران 2008)

1-6 بيوسنتزفروکتان ميکروبي
گياهان حداقل به دو فعاليت آنزيمي مجزا احتياج دارند تا واکنش هاي اوليه و مدت دار در بيوسنتزرا کاتاليز کنند(هرناندز و همکاران،2008). در مقابل، بيوسنتز فروکتان ها، نيازمند يک فعاليت فروکتوزيل ترانسفراز براي هردو واکنش مي باشد(هرناندز و همکاران،2008). فروکتوزيل ترانسفرازهاي بر طبق روال روبرو دسته بندي شده اند: (1)نوع اتصال ميان واحدهاي فروکتوزيل ?-D در پليمر که سنتز مي کنند (2) ويژگي آنزيمي خود(هرناندز و همکاران،2008). فروکتوزيل ترانسفرازهاي ، يک باقي ماندهي فروکتوزيل را به يک مولکول پذيرنده ي سوکرز انتقال مي دهند که اين عمل بر طبق واکنش کلي مي باشد:

O- ? – D – fructofuranosyl – (2 – 1)- -?D-glucopyranoside +) ? -D- fructofuranosyl -[2 1 or 26]( n
– ? -D-fructofuranosyl-(2 -1)- -?-D-glucopyranoside) = o- -? D – glucopyranoside – + (? -D
-fructofuranosyl–[2 1 or 26]( n+1 – ? – D – fructofuranosyl-(2 – 1)- -?D- glucopyranoside

براي لوکونوستوک مزانتروئيد B-512FMC ، يک استثنا رخ مي دهد که به جاي سوکرز، از مالتوز، به عنوان مولکول پذيرنده استفاده مي کند که ارلوز(erlose) تري ساکاريد اوليه را تشکيل مي دهد(کانگ و همکاران 2005)16 . استثناي ديگر در مورد باسيلوس مگاتريوم مي باشد که بتا دي ساکاريد ?-D فروکتوفرانوزيل گلوکوپرانوزيد را سنتز ميکند(هومان و همکاران،2007)17. لوان سوکرازها به بهترين شکل، فروکتوزيل ترانسفرازهاي را توصيف مي کنندو اغلب لوان هاي ميکروبي توسط انتقال يک باقي ماندهي ?-D فروکتوزيل به مولکول پذيرنده(سوکرز يا لوان) با اتصال هاي (2-6)، سنتز مي کند(هرناندز و همکاران 2008). لوان سوکرازهاي ميکروبي، از گيرنده هاي مختلفي استفاده مي کنند، مانند آب(در واکنش هاي هيدروليز سوکرز)، گلوکز(در واکنش هاي متناوب) و سوکرز يا فروکتان (در واکنش هاي پليمريزاسيون). لوان سوکرازِ راهنلا.آکوآتيليس JMC1683، نيز از D – زيلوز، D -آرابينوز ، L -آرابينوز، لاکتوز، مالتوز، مالتوتريوز، سلوبيوز و ملي بيوز، به عنوان پذيرنده استفاده مي کند(هرناندز و همکاران 2008). لوان سوکراز باسيلوس سابتيليس NCIMB11871، از حداقل 10گليکوپرانوزيد متفاوت و چندين دي ساکاريد به عنوان پذيرنده استفاده مي کند(سيبل و همکاران،2006)18. ويژگي هاي جنبشي عمومي آنزيم هاي لوان سوکراز، در جدول شماره ي 1 توضيح داده شده اند.اغلب لوان سوکرازها، آنزيم هاي مونومري با وزن مولکولي 46-73kDa دارند(هرناندز و همکاران،2008).راهنلا.آکوآتيليس، لوکونوستوک.مزانتروئيد و اکتينومايسس.ويسکوس که ديامر تشکيل ميدهند، بيشترين وزن مولکولي را دارا هستند(پابست،1977؛اهتسوکا و همکاران، 1922؛کانگ و همکاران،2005)19.
PI براي لوان سوکرازها ، بين 2.6 تا 5.5 متغير مي باشد، در حالي که مقادير pH بهينه، از 5.0 مي باشد تا 6.2. مقادير Km گزارش شده براي سورکرازلوان ها، از 4.0 تا 160 مول به توان منفي يک مي باشد(جدول شماره يک) (هرناندز و همکاران،2008). يون هاي آهن، به عنوان کوفاکتورها تنها براي لوان سوکراز هاي لاکتوباسيلوس رئوتري20، لوکونوستوک. مزانتورئيد21، همچون باسيلوس سابتيليس22 که نيازمند Ca2+ هستند، گزارش شده است و برخي از گونه هاي باسيلوس. سابتيليس به جاي +Ca2، نيازمند +Fe3هستند(ون هيجوم و همکاران،2004؛ازيمک و همکاران،2005؛ ملارس- آريتا و همکاران،2006؛گاي و همکاران،1983) 23. فعاليت فروکتوزيل ترانسفراز در لوان سوکراز ، توسط يک مکانيزم واکنش پينگ پنگي(رفت وبرگشتي) رخ مي دهد که، در باسيلوس. سابتيليس، گلوکوناستوباکتر ديازوتروفيکوس24 و استرپتوکوکوس ساليواريوس25، تاييد شده است(چامبرت و همکاران،1974؛هرناندز و همکاران،1955؛ سونگ و جاکوس،1999)26.
اينولوسوکرازها، باقي مانده هاي فروکتوزيل ?-D را به پذيرنده هاي سوکرز يا اينولين با اتصالات() انتقال مي دهند(هرناندز و همکاران 2008).اگرچه اينولين يک فروکتان گياهي مشخص و نمونه اي است، اما لاکتوباسيلوس. رئوتري، لوکونوستوک سيترئوم27 و استرپتوکوکوس موتان28 نيز، فعاليت هاي اينولوسوکراز از خود نشان مي دهند(هيجوم و همکاران، 2002؛اوليور- ايلانا و همکاران،2003؛ابيسو و همکاران، 1975)29.وزن هاي مولکولي اينولوسوکراز از لاکتوباسيلوس.رئوتري و لوکونوستوک. سيترئوم 85 و 170کيلو دالتون، PI آنها4.5 و 5.0، pH بهينه آنها 5.0 . 6.5 و Km آنها براي سوکرز به ترتيب 21.0 و 66.0 مول مي باشد(هرناندز و همکاران،2008). براي اينولوسوکراز استرپ. موتان، هيچ مشخصه جنبشي، گزارش و ثبت نشده است(هرناندز و همکاران،2008). مکانيزم هاي واکنش براي اينولوسوکرازها مشخص نشده اند و گزارشي مبني بر استفاده از آب يا گلوکز به عنوان پذيرنده هاي فروکتوزيل جايگزين، ارائه نشده است(هرناندز و همکاران،2008).
همچنين، فروکتوزيل ترانسفرازهاي ، سنتز لوان را نيز کاتاليز مي کند اما آنها هيدروليز را کاتاليز نمي کنند يا مانند لوان سوکرازهاي ، واکنش ها را تبادل نمي کنند(هرناندز و همکاران،2008). ويژگي هاي جنبشي فروکتوزيل تراسنفراز ، در جدول شماره 1، فهرست شده اند. وزن هاي مولکولي مابين 75 و 180 کيلو دالتون، pH بهينه 4.5-7.5، و مقادير km براي سوکرز، 5.0-770.4 مول مي باشند(هرناندز و همکاران،2008). آنزيم هاي رودوترولا LEB-V10 و آسپرژيلوس آکولئاتوس، از نوع ديمري مي باشند(قاضي و همکاران،2007؛ هرنال استينس و مايوگري،2008)30

جدول 1-1 بررسي ويژگي هاي جنبشي آنزيم فروکتوزيل ترانسفراز در باکتري هاي مولد آنزيم(هرناندز و همکاران،2008)
Organism
Enzyme* Substrate
Product
Mr (kDa) T (C)§ pH§ pI
Km Suc-
Reference
Bacillus subtilis
Lev
Suc
Len
75.0
30
5.5
nd
4.0
Gay et al. 1983 ; Van Hijum et al. 2004
Paenibacillu

متن کامل در سایت sabzfile.com

دیدگاهتان را بنویسید