Características de Lacasas, estrutura, funções

As as casas, p-DIPENOL: Dioxigênio oxidortado ou benzenodiol-oxidutase.

Existem nas plantas superiores, em alguns insetos, em bactérias e em praticamente todos os fungos que foram estudados; Sua cor azul característica é um produto de quatro átomos de cobre ligados à molécula em seu local catalítico.

Representação gráfica da estrutura molecular de uma enzima lacasa (Fonte: Jawahar Swaminathan e MSD da equipe do Instituto Europeu de Bioinformática [Domínio Público] via Wikimedia Commons)

Essas enzimas foram descritas por Yoshida e colaboradores em 1883, ao estudar a resina da árvore Rhus Vernicifera ou "árvore de laca" japoneses, onde foi determinado que sua principal função era catalisar as reações de polimerização e despolerização de compostos.

Muito mais tarde, descobriu -se que, em fungos, essas proteínas com atividade enzimática têm funções específicas nos mecanismos de remoção de fenóis tóxicos do meio onde crescem, enquanto nas plantas estão envolvidas em processos sintéticos, como a lignificação.

Os avanços científicos sobre o estudo dessas enzimas permitiram seu emprego no nível industrial, onde sua capacidade catalítica foi usada, especialmente nos contextos da biorremediação, a textilaria, na remoção de corantes aplicados aos têxteis, na indústria de papel, entre outros.

As principais razões pelas quais as lacasas são tão interessantes do ponto de vista industrial têm a ver com o fato de que suas reações de oxidação simplesmente implica a redução do oxigênio molecular e da produção de água como um elemento secundário.

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Caracteristicas

As enzimas lacasas podem ser secretadas ou estar na região intracelular, mas isso depende do corpo que é estudado. Apesar disso, a maioria das enzimas analisadas (com exceção de algumas proteínas de certos fungos e insetos) são proteínas extracelulares.

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Distribuição

Essas enzimas, como mencionadas acima, são predominantemente em fungos, nas plantas superiores, em bactérias e em algumas espécies de insetos.

Entre as plantas onde sua existência foi demonstrada estão as macieiras, aspargos, batatas, peras, mangas, pêssegos, pinheiros, ameixas, entre outros. Insetos que expressam lacasas pertencem principalmente a gêneros Bombyx, Caliphora, DiPloptera, Drosophila, Musca, Papilio, Rhodnius, e outros.

Os fungos são os organismos dos quais a mais laca e a variedade de lacasas foram isoladas e estudadas, e essas enzimas estão presentes em ascomicetos e deuteromice e basidiomycetes.

Catálise

A reação que laca catalis.

O resultado da reação catalítica é a redução de uma molécula de oxigênio em duas moléculas de água e oxidação, ao mesmo tempo, de quatro moléculas de substrato para produzir quatro radicais reativos livres.

Os radicais livres intermediários podem se ligar e formar dímeros, oligômeros ou polímeros, por isso se diz que as reações de polimerização de catalisos de Lacasas e "despolimerização".

Estrutura

As lacasas são glicoproteínas, ou seja, são proteínas que possuem oligossacarídeos unidos covalentemente à cadeia polipeptídica, e estes representam entre 10 e 50% do peso total da molécula (nas enzimas vegetais, a porcentagem pode ser um pouco maior).

A porção de carboidratos desse tipo de proteína contém monossacarídeos como glicose, galactose, fucosa, arabinosa e algumas hexosaminas, e acredita.

Geralmente, essas enzimas são encontradas na natureza como monômeros ou homodimistas e o peso molecular de cada monômero pode variar entre 60 e 100 kDa.

O Centro Catalítico de Lacasas é composto por quatro átomos de cobre (Cu), que concedem à molécula em geral uma cor azul devido à absorção eletrônica que ocorre nas ligações de cobre (Cu-Cu).

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As lacases vegetais têm pontos isoelétricos com valores próximos a 9 (bastante básicos), enquanto as enzimas fúngicas estão entre pontos isoelétricos de 3 e 7 (de modo que são enzimas que funcionam em condições ácidas).

Isoenzimas

Muitos fungos que produzem lacases também têm isoformas dessas, que são codificadas pelo mesmo gene ou por genes diferentes. Essas isoenzimas diferem entre si em termos de sua estabilidade, seu pH e temperatura ideais para catalisar e em termos de afinidade para diferentes tipos de substrato.

Sob certas condições, essas isoenzimas podem ter diferentes funções fisiológicas, mas isso depende da espécie ou da condição em que é habitada.

Funções

Alguns pesquisadores mostraram que as lacasas estão envolvidas na "esclerotização" da cutícula em insetos e na montagem de esporos resistentes à luz ultravioleta nos microorganismos do gênero Bacilo.

Em plantas

Nos organismos vegetais, as lacasas participam da formação da parede celular, nos processos de lignificação e "prejuízo" (perda ou desintegração da lignina); Além disso, eles têm sido relacionados à desintoxicação do tecido por fenóis antifúngicos oxidados ou a desativação de fitoexinas.

Em fungos

Significativamente abundante nesse grupo de organismos, Lacasas participam de uma variedade de processos celulares e fisiológicos. Entre eles, a proteção dos fungos patogênicos dos taninos e das "fitoxinas" vegetais pode ser mencionada; Portanto, pode -se dizer que, para fungos, essas enzimas são fatores de virulência.

As lacasas também têm funções na morfogênese e diferenciação de estruturas de resistência e esporos de basidiomicetos, bem como na biodegradação da lignina em fungos que degradam tecidos de espécies lenhosas.

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Ao mesmo tempo, lacases participam da formação de pigmentos do micélio do sistema imunológico de hosts infectados com fungos patogênicos.

Na indústria

Essas enzimas específicas são empregadas industrialmente com vários propósitos, mas os mais destacados correspondem às indústrias têxteis e de fronteira e aos processos de biorremediação e descontaminação do produto de águas residuais de outros processos industriais.

Pontualmente, essas enzimas são frequentemente usadas para a oxidação de fenóis e seus derivados presentes em águas contaminadas com resíduos industriais, cujos produtos de catálise são insolúveis (polimerizados) e precipitados, o que os torna facilmente separáveis.

Na indústria de alimentos, eles também têm alguma importância, uma vez que a remoção de compostos fenólicos é necessária para a estabilização de bebidas como vinho, cerveja e sucos naturais.

Eles são usados ​​na indústria de cosméticos, na síntese química de muitos compostos, na biorremediação de solos e em nanobiotecnologia.

Os mais utilizados são lacasas de fungos, mas recentemente foi determinado que as lacasas bacterianas têm características mais destacadas do ponto de vista industrial; Eles são capazes de trabalhar com a maior variedade de substratos e a temperaturas e faixas de pH muito mais amplos, além de serem muito mais estáveis ​​na frente de agentes inibitórios.

Referências

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