¿Qué es − 1 3 Glucan?

Beta-1,3-glucanEs ununclase de polisacáridos de alto contenido molecular que se encuentran ampliamente en la naturaleza, con una cadena principal de unidades de glucosa Unidas por enlaces beta1,3-glicosídicos. Algunos naturales -1,3-glucanos también contienen cadenas laterales Unidas por enlaces -1,6-glicosídicos en diferentes proporciones y tamaños. Por ejemplo, las cadenas laterales de fucoidan de algas pardas contienen cerca de 30% ± -1,6 estructuras ramienlazadas y por lo tanto son hidrosolu[1]. Los − 1,3-glucanos naturales están ampliamente distribuidos en hongos, bacterias y plantas. Los − 1,3-glucanos comunes incluyen fucoidan, carragenano, glucan de levadura, polisacárido de cocos de poria, polisacárido de hongo shiitake, callosa, etc. Debido a la forma en que los enlaces -1,3-glicosídicos están conectados y las interacciones de enlace de hidrógeno entre las moléculas, la cadena larga -1,3-glucanos usualmente exhidiferentes estructuras tercihelien su estado natural [2]. Estas especiales estructuras terciarias dotan al − -1,3-glucanos con diversas funciones biológicas, incluyendo la regulación de la inmunidad [3], la promoción de la proliferación de probióticos intestinales [4], la regulación del balance de azúcar en la sangre y la reducción del colesterol [5]. La actividad biológica del -1,3-glucano y su especial estructura terciaria han atraído una amplia atención en los campos de la alimentación, los productos químicos diarios y la medicina.

− -1,3-glucanasa es una clase de enzimas que pueden hidrolizar el glucano unido por enlaces − -1,3-glicosídicos, y juega un papel importante en la biodegradación, reconstrucción, y desarrollo y aplicación del − -1,3-glucan. En la naturaleza, la -1,3-glucanasa está ampliamente distribuida en arqueas, bacterias, hongos, plantas superiores y animales. La − -1,3-glucanasa tiene una amplia gama de aplicaciones en la industria alimentaria y farmacéutica, tales como la preparación de oligosacáridos de bajo peso molecular − 1,3-glucan, la reducción de la viscodel caldo de fermentación de la cerveza, y la inhibición de hongos patógenos post-cosecha en frutas y verduras.

Aunque los investigadores han hecho mucha investigación sobre la expresión y purificación, la estructura molecular, las propiedades enzim, y el mecanismo catalítico de la -1,3-glucanasa, la estructura compleja de diferentes tipos de -1,3-glucano limita su amplia aplicación. La participación sinérgica de − -1,3-glucanasas de diferentes familias y con diferentes modos de acción es necesaria para la degradación eficiente del complejo − -1,3-glucanos. Por lo tanto, una profunda comprensión de la estructura, función y modo catalítico de los diferentes tipos de -1,3-glucanasas es de gran importancia para la aplicación y posterior modificación molecular de las -1,3-glucanasas. Este artículo resume el progreso de la investigación en la estructura, función y campos de aplicación de las glucanasas típicas ≥ 1,3, con el objetivo de proporcionar una referencia para la investigación posterior sobre sus mecanismos catalíticos y su aplicación en los campos de la alimentación, la medicina y otros campos.

1 clasificación de − 1,3 glucan y sus mecanismos catalíticos

Las glucanasas − 1,3 se pueden dividir en endo-tipo y exo-tipo de acuerdo con su modo catalítico. Endo- − -1,3-glucanasa (EC 3.2.1.39), también conocida como enzima polisacáride de kombu, es una enzima que hidrolizespecíficamente los enlaces -1,3-glicosídicos en las cadenas de azúcar -1,3-glucan. Juega un papel biológico clave en la descomposición y reconstrucción de -1,3-glucano en la naturaleza y su familia. Las endo-1,3 - − -glucanasas hidrolizan − -1,3-glucano desde el interior de la cadena de azúcar, produciendo una serie de oligosacáridos con diferentes grados de polimeri. Exo- − -1,3-glucanasa (EC 3.2.1.58) hidroliza − -1,3-glucan sustruno tras otro desde el extremo no reducde la cadena de azúcar. Los productos hidrolizados son generalmente glucosa o oligosacáridos individuales, y juegan un papel de apoyo en la degradación de -1,3-glucano. Basándose en su relación evolutiva, las -1,3-glucanasas descubiertas pueden ser clasificadas en 12 familias de glucosidos hidrolasa (GH) según la base de datos de CAZy (http:// www.cazy.org/). Entre ellas, las endo- − -1,3-glucanasas se pueden clasificar en 9 familias GH (figura 1): GH16, GH17, GH55, GH64, GH81, GH128, GH152, GH157 y GH158; Las exo- − -1,3-glucanasas que han sido descubiertas se pueden clasificar en 6 familias GH: GH3, GH5, GH17, GH55, GH128 y GH132.

Las -1,3-glucanasas tienen dos mecanismos de hidróli, a saber, el mecanismo conservador y el mecanismo de inversión [6]. El proceso catalítico del mecanismo de hidróliretense divide en dos pasos. En primer lugar, el residuo de ácido glutámico en el centro activo actúa como un ácido general (donante de electrones) para proporcionar un protón al oxígeno del enlace glicosídico para eliminar el grupo saliente, romper el enlace -1,3-glicosídico, y formar un intermediario enzima-glicósido.

Posteriormente, el residuo de ácido glutámico en el centro activo actúa como una amplia base, ayudando a la molécula de agua en el ataque de la posición de carbono heteroátomo del intermediario enzimglucósido. Finalmente, el enlace -1,3-glicosídico del sustres hidrolizado, formando el producto hidrolítico finAl.El mecanismo de retención se llama así porque la conformación del sustres retenpor las dos inversiones en el carbono heteroátomo. El mecanismo de inversión de la -1,3-glucanasa involucra dos residuos catalíticos conservados, un ácido general y una base general. Durante la reacción, el ácido general primero dona un protón al carbono anomérico del sustr, mientras que la base general elimina un protde una molécula de agua, aumentando su nucleofilia y promoviendo su ataque sobre el centro del grupo anomérico, rompiasí el enlace glicosídico y generando el producto hidrolítico (figura 2).

2. Fuentes y preparación de 1,3-glucano

Se deriva principalmente de hongos, bacterias, plantas, insectos y moluscos. La tabla 1 resume las típicas − 1,3-glucanasas de diferentes fuentes que han sido reportpara tener potencial de aplicación. Las principales bacterias que han sido reportpara producir -1,3-glucanasa son Pyrococcus furiosus [7], Paenibacillus polymyxa [8], Bacillus lehensis G1 [9], Streptomyces sp. [10], etc. Los hongos y las plantas son también fuentes importantes de -1,3-glucanasa, incluyendo Aspergillus fumigatus [11], Trichoderma asperellum [12], Phanerochaete chrysosporium [13], cebada [14], uvas [15], etc.

Las fuentes naturales de -1,3-glucanos son abundantes, estables en la naturaleza, y exhiactividad catalítica específica, mostrando un potencial de aplicación único. Por ejemplo, la − -1,3-glucanasa producida por Paenibacillus terrae [16] puede inhibieficazmente el crecimiento de hongos patógenos de plantas y desempeñar un papel importante en la protección de las plantas. − -1,3-glucanasa derivada de Arca inflata [17] tiene − -1,3-glucanasa tiene actividad alta y exhibe un efecto inmunopotencien el factor de necrosis tumoral.

El -1,3-glucano de Trichoderma harzianum [18] es una enzima candidata ideal para la producción de -1,3-oligosacáridos y se puede utilizar para la preparación industrial de oligosacáridos. Además de descubrir las -1,3-glucanasas con excelentes propiedades de fuentes naturales, la tecnología de expresión recombinhetertambién se puede utilizar para descubrir y preparar las -1,3-glucanasas, ampliando así sus fuentes, aumentando los niveles de expresión, y ampliando el alcance de las aplicaciones de la -1,3-glucanasa.

En la actualidad, los huéspedes para la expresión recombinante de -1,3-glucan incluyen principalmente Escherichia coli, Pichia pastoris, Bacillus subtilis, etc. El sistema de expresión de E. coli es tecnológicamente más maduro y relativamente simple de operar que el sistema de expresión de levadura, y es ampliamente utilizado en el descubrimiento y preparación de nove-1,3-glucano. Por ejemplo, − -1,3-glucan de fuentes como la levadura antagónica Pichia guilliermondii [19], el macrogenoma de los microorganismos del rumen alce [20], y Pseudomonas aeruginosa [21] se obtienen por preparación recombinante en E. coli. Todas las enzimas se obtienen mediante la preparación recombinante de Escherichia coli. El − -1,3-glucan MoGluB derivado de Magnaporthe oryzae puede ser expresado eficientemente por el sistema de E. coli y exhibe actividad antifún[22].

Aunque la expresión procariótica en E. coli tiene las ventajas de un rápido crecimiento y bajo costo, algunos genes eucarióticos no pueden ser expresados efectivamente porque el sistema de expresión procariótica no puede reconocer elementos de transcripción y traducción eucarióticos y no tiene la función de modificación post-traduccional. Por lo tanto, en los últimos años, los investigadores también han utilizado comúnmente sistemas de expresión eucariótica para expresar -1,3-glucanasa, como los sistemas de expresión de Pichia pastoris y Bacillus subtilis [23]. Durante el proceso de expresión inducible de Pichia pastoris, la cantidad de proteína secretada por sí misma es relativamente pequeña, por lo que la cantidad de expresión de la proteína objetivo es relativamente alta.

Senembargo, debido a que algunos − 1,3-glucan tienen un efecto hidrolítico en la pared celular de la levadura, su aplicabilidad necesita ser verificada experimentalmente. La tecnología de expresión heteróloga recombinante se ha convertido en un método importante para la investigación y preparación de aplicaciones de -1,3-glucano. Mientras tanto, la combinación de biología estructural, biología molecular, evolución dirigida y otros métodos de investigación para modificar molecularmente el -1,3-glucano obtenido por recombinación heteróloga puede mejorar aún más el rendimiento catalítico y el valor de aplicación de la enzima. Feng Jianwei etal. [24] descubrieron un termófilo − 1,3-glucano a partir de compost. Mediante mutagénesis in situ, los 160 aminoácidos se cambiaron de lisina a ácido glutámico, lo que aumentó su actividad enzimen un 1 7%. Muhammed etal. [25] usaron los programas modeller e I-TASSER para realizar el modelado de homología de un − 1,3-glucano de la levadura Wickerhamomyces normus NCYC 434. Posteriormente, la estabilidad térmica del modelo fue mejorada usando SPDBViewer y AUTO-MUTE. Se encontró que el mutante E186R tenía la mejor estabilidad térmica, y su temperatura de fusión se incrementó en 9,58 K.

3 estructura y mecanismo catalítico de endo-1,3-glucan

3.1 Endo- − -1,3-glucan

El Endo- − -1,3-glucano, también conocido como la enzima polisacáride kombu, puede hidrolizar y cortar enlaces − -1,3-glicosídicos al azar desde el interior de las cadenas de − -1,3-glucan, produciendo oligosacáridos de diferentes longitudes. Se ha informado que las endo- − 1,3-glucanasas se distribuyen principalmente en las cuatro familias GH GH16, GH17, GH64 y GH81. Hasta ahora, la estructura y el mecanismo catalítico de las endo- − -1,3-glucanasas de seis familias de GH,GH16, GH17, GH64, GH81, GH128 y GH158, se han resuelto. Ha habido pocos informes sobre la estructura de las endo- − 1,3-glucanasas de GH55, GH152 y GH157, y sus mecanismos catalíticos detallados aún no han sido aclarados.

3.1.1 GH16 familia endo- − -1,3-glucan

Todas las GH16 familia − 1,3-glucan reportado hasta el momento son endo-tipo, ampliamente distribuido en bacterias, hongos y arqueas, con un predominio de fuentes bacterianas. La estructura tercide la familia GH16 − 1,3-glucanasas es rica en − -pliegues. Estas cadenas son dobladas y dobladas en dos estructuras lamelares paralelas cara a cara, formando un surco catalítico largo y estrecho para la Unión de sustrde cadena larga. Fibriansah etal. [26] informaron en 2007 la estructura de una familia de GH16 de acción endo-1,3-glucanasa (BglF) derivada de Nocardiopsis sp. y la definicomo una estructura clásica de gelatina plegen en forma de sándwich. Las GH16 de la familia − 1,3-glucanasas siguen un mecanismo de hidróliconservado típico, y se forman intermediarios enzimininestables durante la reacción [27].

La especificidad de sustrde la familia GH16 − 1,3-glucan está directamente relacionada con la estructura del surco catalítico, y tienen diferentes habilidades hidrolíticas para diferentes sustratos. Por ejemplo, la − -1,3-glucanasa ZgLamA de la bacteria marina Zobellia galactanivorans tiene una eficiencia catalítica casi 22 veces mayor para el sustrde polisacárido de algas (laminarin) que para el glucan de enlace mixto (ML G) (− -1,3-1,4-glucan) por casi 22 veces. Esto se debe a que el centro catalítico de ZgLamA presenta una conformación cóncava, que es propicio para la Unión de la hélice − 1,3-glucan en lugar de la lineal − 1,3-1,4-glucan (figura 3B).

3.1.2 GH17 familia endo-tipo − 1,3-glucan

La familia GH17 − 1,3-glucan incluye tanto endo-tipo como exo-tipo, y la mayoría de ellos son endo-tipo, principalmente derivados de plantas. En la actualidad, la familia GH17 − 1,3-glucanasa con una estructura resuelta es todo endo-tipo. Las proteínas de la familia GH17 tienen una típica (− / −) 8 TIM(triose-fosfato isomerasa) estructura de barril (figura 4), formado por 8 − héy 8 − pli, que forman un surcatalítico largo y estrecho en la superficie de toda la enzima que puede acomodar sustrde de cadena larga y recorrer a través. Las cadenas − en la región central de la estructura del barril están altamente conservadas, y las principales diferencias ocurren en las estructuras de bucle y las estructuras helicoiden la periferia de la proteína. La familia GH17 endo- − -1,3-glucanasas, similar a la familia GH16, sigue un mecanismo de reacción de hidrólitípica conservada, y una enzima intermedia inestable glucósido se forma durante la reacción.

Wojtkowiak etal. [35] obtuvieron la estructura cristalina del cocristal de la papa endo- − -1,3-glucano (GLUB20-2) mutante E259A y el fucoidan (figura 4B), que es la primera estructura cristalina compleja de una glucosidasa de la familia GH17 y una molécula oligosacárida obtenida por los investigadores. A pesar de que su sitio activo estaba mutado, GLUB20-2E259A todavía tenía actividad residual. El análisis de espectrometría de masas reveló que el mutante escindila hexosa de fucoidan de dos maneras, produciendo dos moléculas de fose trisacáridos o una molécula de fose tetrasacárido y una molécula de fose disacárido. El surcatalítico de GLUB20-2 forma una geometría similar a un cañón con extremos abiertos y un centro curvo, lo que excluye la posibilidad de sustrlineales como la Unión de − 1,4-glucan al sitio de Unión. Esto indica que la geometría de la hendidura del sitio activo determina la especificidad del sustrde de la enzima.

3.1.3 GH64 familia endo- − -1,3-glucan

Actualmente, todas las proteínas de la familia GH64 reportson endo-tipo − 1,3-glucanasas, principalmente derivadas de bacterias. Las endo-tipo − 1,3-glucanasas de la familia GH64 son también conocidas como fucopentaose-tipo − 1,3-glucanasas. Se caracterizan por catalizar la hidrólisis de -1,3-glucano para producir principalmente fucopentaosa como producto de hidróli. La familia GH64 de endo- − -1,3-glucanasas sigue un mecanismo catalítico típico de la invertasa, con residuos de ácido aspaspcerca del centro catalítico actuando como bases de base amplia y residuos de ácido glutámico actuando como ácidos de base amplia para participar en la reacción de hidróli. Wu Et al.[39] obtuvieron una familia GH64 -1,3-glucanasa (lfase) de Streptomyces matensis. La lfase consiste en dos dominios: el C-terminal es un dominio de estructura compuesto de − -hélice y − -pliegue, y el N-terminal es un dominio compuesto de dos conjuntos de − -pliegues paralelos inversos. Los dos dominios forman un surcatalítico en forma de u (figura 5).

Qin Zhen et al. [40] reportaron el modo de Unión de una familia de GH64 − -1,3-glucanasa (PbBgl64A) de Paenibacillus barengoltzii con una heptaosa de kombu, en la que las dos cadenas oligosacáridos forman una héy se unen a la ranura catalítica de PbBgl64A al mismo tiempo (Fig. 5B,C). Esto sugiere que el − -1,3-glucan puede estar directamente unido en la forma de triple héen el surco catalítico de la familia endo- − -1,3-glucanasa del GH64. El modo de Unión de la familia GH64 − 1,3-glucanasa a la triple hé− 1,3-glucan sustrestá relacionado con el proceso de enfermedad de la planta. El modo de Unión de la proteína dulce antifúna la cadena de azúcar helidel β-1,3-glucan es similar, lo que indica un nuevo modo de Unión de las glucosidasque se unen directamente al sustrdel polisacárido de cuatro estructuras [41-42].

3.1.4 GH81 familia endo- − -1,3-glucan

Las proteínas de la familia GH81 están ampliamente distribuidas en bacterias, hongos, plantas y arque, y todas ellas son endo- − -1,3-glucan. Hasta ahora, las estructuras cristalcristalde tres GH81 familia − 1,3-glucan se han resuelto: BhGH81 de Bacillus halodurans, CtLam81A de Clostridium thermocellum [43] y RmL am81A[44]. La GH81 endo-type − 1,3-glucanasa consta de tres dominios estructurales. El dominio N-terminal tiene una estructura sándwich − -doblada y contiene dos conjuntos de hojas − -dobladas antiparalelas. El dominio C-terminal tiene una estructura típica (− / −) de 6 cañones. El pequeño dominio estructural entre los dominios N-terminal y C-terminal contiene dos β -pliegues antiparalelos y dos α -hélices. Los tres dominios estructurales juntos forman un largo y estrecho surco catalítico vertical (Fig. 6).

Ma Junwen et al. [45] reportaron una familia GH81 − -1,3-glucan (RmLam81A) de Rhizomucor miehei y reveló su reconocimiento de sustry mecanismo catalítico. Los estudios han demostrado que RmLam81A puede unirse a la triple hé-1,3-glucan y seguir un mecanismo de hidrólisis retrótípico, que generalmente se logra en un solo paso. El residuo de ácido aspártico conservado en el centro catalítico actúa como un ácido general para protonar el átomo de oxígeno en el enlace glicosídico, mientras que el residuo de ácido glutámico actúa como una base general para desprotonarlo, rompiasí el enlace glicosídico y completando el proceso de hidróli. Pluvinage et al. [46] notificaron una familia GH81 − -1,3-glucanasa (BhGH81) derivada de la bacteria halotolerante Bacillus halodurans. Glu542 mutante a Gln o Asp466 a Asn inactiva completamente BhGH8, lo que indica que Glu542 y Asp466 son sus residuos catalíticos clave. Además, la estructura compleja de la enzima con la cadena polisacárida indica que puede unirse al menos a dos cadenas separadas − 1,3-glucano (figura 6B), lo que significa que la enzima puede ser capaz de unirse directamente a la triple hé− 1,3-glucano (figura 6C).

3.2 Exo- − -1,3-glucan

La Exo- − -1,3-glucanasa hidrolisa − -1,3-glucan al cortar los enlaces − -1,3-glicosídicos al final de las cadenas, secuencialmente, para producir glucosa o oligosacáridos individuales. Se ha encontrado que las exo-tipo − 1,3-glucanasas se clasifican en seis familias GH: GH3, GH5, GH17, GH55, GH128 y GH132, la mayoría de los cuales pertenecen a las familias GH55 y GH5. Las estructuras cristalde la exo-acción − 1,3-glucanasas de las familias GH5, GH55 y GH128 se han resuelto, mientras que las de GH3, GH17 y GH132 rara vez se han resuelto.

La familia GH55 de las -1,3-glucanasas se deriva principalmente de bacterias y hongos, y la mayoría de ellos son exo-actantes. Las proteínas de la familia GH55 tienen dos dominios paralelos derecho − -helique que forman una estructura similar a las costillas del pecho. Los extremos N-terminal y C-terminal tienen cada uno 7 y 10 bobcompuestas de dominios derecho − -heli, respectivamente, conectados por un segmento de residuos de aminoácidos. El residuo incluye dos pliegues paralelos paralelos, y el sitio catalítico se encuentra entre los dos dominios (figura 7A). Bianchetti et al. [47] encontraron que la estructura del complejo de sustrdel exo-tipo → -1,3-glucanasa (sacteLam55A) derivado de Streptomyces (Setreptomyces sp.) mostró que las GH55 exo-tipo familia → -1,3-glucanasas tienen un surco catalítico de tipo de bolsa con seis sitios de Unión glicosídica, que puede cortar sucesivamente monosacáride glucosa desde el extremo no reducde la cadena de azúcar (figura 7 B). El ácido general primero dona un protón al sustr.#39;s carbono heteroátomo, mientras que la base general elimina un protón de la molécula de agua, aumentando su nucleofilicidad y promoviendo su ataque sobre el centro del heteroátomo, rompiasí el enlace glicosídico y produciendo el producto hidrolítico. Papageorgiou et al. [48] descubrieron una -1,3-glucanasa (CtLam55) derivada del Chaetomium thermophilum, y determinaron que el Glu654 es un residuo catalítico clave a través de la comparación estructural y la mutagenesis dirigida al sitio.

3,3 GH128 familia − 1,3-glucan

En los últimos años, se han descubierto algunas nuevas -1,3-glucanasas clasificadas como GH128 en la base de datos de CAZy. Las GH128 familia − -1,3-glucanasas pertenecen a la superfamilia GH-A y tienen una región de Unión a los carbohidratos y una (- / -) 8-barrel estructura [49]. La estructura de barril es la más corta entre todas las conocidas GH128 familia, con un promedio de sólo 240 residuos de aminoácidos [50]. Esta familia incluye tanto las endo- como las exo--activas − 1,3-glucanasas.

Santos et al. [50] usaron el agrupamiento de redes de similitud de secuencias para dividir la familia GH128 en siete subgrupos y analizaron el modo de Unión al sustrato de cada subgrupo. Encontraron que el modo de Unión al sustrde la familia GH128 − 1,3-glucanasas está estrechamente relacionado con las interacciones hidrofóbicas, y que entre los siete subgrupos, las cadenas de azúcar se unen a la enzima de dos maneras diferentes: "doblada" y "plana" [50].. Además, la GH128 de la familia -1,3-glucanasa en la tercera subfamilia también puede unirse directamente a la triple hé-1,3-glucan cadena.

3.4 Other Family − -1,3-glucan

Además de las típicas − -1,3-glucanasas de las familias mencionadas anteriormente, un pequeño número de exo-activas − -1,3-glucanasas con una estructura típica de 8 TIM (− / −) también se han encontrado en las familias GH3 y GH5, y todas ellas siguen un mecanismo catalítico retenido. La familia GH132 − -1,3-glucanasa es conocida como una proteína solar y se ha encontrado en hongos filamentosos y levadura [51]. Ha habido pocos informes sobre las proteínas de la familia GH132, y sus estructuras proteicas y mecanismos catalíticos aún no están claros. GH158 familia − -1,3-glucanasa pertenece a la superfamilia GH-A. Hasta el momento, solo se ha reportado un análisis estructural de la familia GH158 − 1,3-glucanasa. Dejean et al. [52] obtuvieron una familia GH158 − -1,3-glucanasa (BuGH158) de Bacteroides uniformis, que consiste en un dominio N-terminal (− / −) 8 TIM barrel y un dominio C-terminal de inmunoglobulina (Ig). Además, la enzima tiene una alta actividad hidrolítica hacia los polisacáridos disponibles y polisacáride kelp.

4 aplicaciones de 1,3-glucan

4.1 − -1,3-glucan en aplicaciones antifúngicas

La descomposición y deterioro de las frutas y verduras durante el transporte, almacenamiento y comercialización después de la cosecha es un factor importante que afecta la calidad, la vida útil y la seguridad del consumo humano. La descomposición causada por hongos fitopatógenos es la principal causa de pérdidas poscosecha de frutas y verduras. Los hongos son organismos eucariotas, y la pared celular es esencial para la supervivencia de las células fúngicas. La degradación de la pared celular puede causar que las células fúngicas pierdan su equilibrio de presión osmótica, por lo que la destrucción de la integridad de la pared celular se ha convertido en una posible medida antifún. − -1,3-glucano es una importante proteína antibacteriana secretada por microorganismos de biocontrol, y las propias plantas también inducla producción de − -1,3-glucanasa durante el proceso de resistencia a la infección por hongos [53].

La − -1,3-glucanasa puede degradlas cadenas de azúcar − -1,3-glucan en la pared celular, causando que el micde de hongos patógenos se rompo o deforme, resultando en una fuga del protoplasma de los hongos patógenos e inhibide la germinde las esporas. Además, este proceso también puede liberar inductores de fragmentos de pared celular fún, inducir inducinmune de la planta, e indirectamente promover la acumulación de fitoalexinas en la planta huésped, aumentando su resistencia a la enfermedad [54]. El método de control biológico basado en -1,3-glucanasa puede prevenir y controlar eficazmente enfermedades fúngicas en plantas. Tiene las ventajas de no resistencia a medicamentos, apuntando solamente el patógeno objetivo sin dañar otros organismos beneficiosos, no residuos de pesticidas, y no toxicidad o contaminación. Por lo tanto, explorar el papel de la -1,3-glucanasa en la conservación poscosecha de frutas y verduras y el desarrollo de nuevos conservantes biológicos verdes basados en la -1,3-glucanasa es una de las tendencias de desarrollo potencial en la tecnología de conservación verde para frutas y verduras.

Lou Shubao et al. [55] determinaron la actividad de la -1,3-glucanasa en hojas de soja y su efecto antibacteriano en hongos. Los resultados mostraron que la actividad de -1,3-glucanasa de la planta alcanzó un pico 48 horas después de la inoculación con Phytophthora sojae. El experimento antibacterise se llevó a cabo utilizando extracto de la enzima glucanasa bruta ≥ 1,3-glucanasa extraído 48 horas después de la inoculación. Se encontró que la solución cruda de la enzima -1,3 -glucanasa tiene un efecto inhibitsignificativo sobre el crecimiento micelial y la germinde esporas de Phytophthora sojae. Chen Xiaoyun et al. [56] mostraron que la -1,3-glucanasa tiene un efecto significativo en la inhibidel crecimiento de bacterias y enfermedades en frutas como manzanas, peras y bananas después de la cosecha, y puede prevenir eficazmente la pospocosecha causada por hongos. Esta característica puede ser utilizada para el almacenamiento y conservación de frutas tropicales. Rajninec et al. [57] encontraron que la proteína bruta − 1,3-glucanasa del binato de Drosera tenía un efecto inhibitsobre el crecimiento de Rhizoctonia solani, Alternaria solani y Fusarium poae.

4,2 − 1,3-glucan preparación funcional oligosacáridos

− -1,3-glucano, también conocido como oligosacáridos de fucoidan, es un factor funcional de los alimentos con buena actividad biológica, y tiene la actividad de regular el cuerpo#39;s inmunidad, resistencia ala infección y regulación del equilibrio de la flora intestinal. Los oligosacáridos de beta1,3-glucan preparados hidrolizando polisacáridisponibles o polisacáride quelpueden ser usados como un nuevo tipo de prebióen el desarrollo funcional de alimentos. Además, algunos beta1,3-oligosacáridos solubles en pequeñas moléculas pueden usarse como activadores inmunpara inducir respuestas inmunen las plantas y así mejorar la resistencia de las plantas a las enfermedades. Además, algunas pequeñas moléculas solusolubles − 1,3-oligosacáripueden ser utilizados como activadores inmunpara inducir respuestas inmunen las plantas, mejorando así la resistencia de la planta a las enfermedades. − -1,3-glucanasa hidroliz− -1,3-glucan para preparar − -1,3-oligosacáridos, que tiene las ventajas de alta especificidad y pocos subproductos. Se considera un método prometedor para la producción de oligosacáridos. Wang Yanxin et al. [22] encontraron que la familia GH55 − -1,3-glucanasa (AcGluA) puede hidrolizar polisacáridos de algas kelp en una serie de oligosacáridos oligosacáridos, y altas dosis de oligosacáridos pueden inducir una respuesta inmune en las plántulas de arroz, lo que confiere resistencia al Bladel del arroz. Esto muestra que los productos hidrolíticos de la -1,3-glucanasa tienen efectos significativos de biocontrol y proporcionan alguna guía para la aplicación de los -1,3-oligosacáridos.

Li Kuikui et al. [58] clonaron y purificaron una nueva − -1,3-glucanasa (GcGluE) de celulosimicrobium cellulans. El análisis de la especificidad del sustry los productos hidrolíticos reveló que la enzima exhila mayor actividad hidrolítica en los polisacáridos renovables, y los principales productos hidrolíticos fueron los disacáridos y los trisacáridos. Además, después del pretratamiento de homogenei, la eficiencia de degradación de cola gcen xylan aumentará en 7,1 veces, lo que tiene cierto potencial de aplicación. Gao Minjie et al. [18] obtuvieron -1,3-glucanasa de Trichoderma harzianum, y la actividad enzimpodría alcanzar hasta 198,57 U/mL después de 118 h de fermentación. Basado en las características de esta enzima, se estableció un método para preparar oligosacáridos multifuncionales por hidrólisis enzimde -1,3-glucan, lo que hace que la enzima -1,3-glucan tenga ciertas perspectivas de aplicación en la producción industrial de oligosacáridos.

4.3 aplicación de -1,3-glucano en la industria cervec.

Además de su importante papel en la producción de oligosacáriy antifún, la -1,3-glucanasa también puede ser utilizada en la industria cervec. En la industria cervecera, la cebada es la principal materia prima para la producción de cerveza. Durante el proceso de producción, algunos microorganismos secretan alto peso molecular − 1,3-glucano en el espacio extracelular, lo que aumenta la viscodel líquido de fermentación, causando dificultades en la filtración. Eventualmente, se pueden formar geles floculentes en la cerveza, reduciendo la producción de cerveza y aumentando los costos de elaboración. Lu Lili et al. [59] encontraron que, si es apropiado, se agrega − -1,3-glucanasa durante el proceso de fermentación, el contenido de glucan de alto peso molecular puede reducirse significativamente, reduciendo así la viscodel caldo ferment, logrando el propósito de la cerveza magra y mejorando el proceso de filtración.

4.4 − -1,3-glucan preparación de protoplastde levadura

El principal componente químico de la pared celular de la levadura es − -glucano. Un tipo es el relativamente abundante − 1,3-glucano, que forma el esqueleto de la pared celular de la levadura. El otro tipo es el menos abundante − 1,6-glucan, que llena el espacio. La clave para preparar los protoplastos de levadura es romper el insoluble − -1,3-glucano en la pared celular, por lo que la − -1,3-glucanasa es una preparación importante para los protoplast[60]. Duan Huike et al. [61] usaron la -1,3-glucanasa producida por la cepa LE02 de Trichoderma para enzimy solubilizar la levadura de cerveza glucan. La levadura Macromolecular soluble en agua glucan también se puede obtener por la tecnología de enzimde -1,3-glucanasa y la tecnología de separación de ultrafiltración.

4,5 − 1,3-glucan elimina las películas biológicas

Los Biofilms son estructuras complejas compuestas por microorganismos y sus secresecreextracel. Las bacterias clave de deterioro en los alimentos como la Salmonella y Pseudomonas aeruginosa producen biofilms, que pueden reducir el efecto bactericida de los desinfectantes y antibióticos de uso común, lo que representa un riesgo para la seguridad alimentaria. − -1,3-glucano es un componente importante de la biopelícula de Candida albicans y juega un papel importante en la matriz extracelular de la biopelícula. En contraste, la − -1,3-glucanasa tiene un cierto efecto en la eliminación de la película biológica y puede controlar las bacterias de deterioro en la industria alimentaria. Nett et al. [62] encontraron que el tratamiento de Candida con concentraciones bajas de -1,3-glucanasa aumentó significativamente el efecto de los medicamentos antifúngicos fluconazol y anfotericina B sobre el hongo. Mitchell et al. [63] también demostraron experimentalmente que la sensibilidad del fármaco antifúnaumentgradualmente con la hidrólisis de -1,3 glucan en la matriz extracelular, lo que indica que la -1,3-glucanasa tiene cierto efecto en la eliminación de películas biológicas.

4.6 efecto sinérgico de − -1,3-glucan y quitinasa

Ambos − -1,3-glucanasa y quitinasa tienen el efecto de degrad− -1,3-gluy quitina, así como peptidoglicano en la pared celular del hongo. Ambas enzimas tienen un amplio espectro de resistencia en la defensa contra las plagas y enfermedades de las plantas, lo que puede reducir el uso de pesticidas químicos y reducir la contaminación ambiental. Mauch et al. [64] encontraron que la acción combinada de la quitinasa y la -1,3-glucanasa tiene un mejor efecto antibacterique las enzimas individuales, lo que indica que las dos enzimas tienen un efecto sinérgico al inhibir el crecimiento de bacterias patógenas. Cota et al. [65] encontraron que el efecto sinérgico de la − -1,3-glucanasa y la quitinasa puede resistir significativamente el impacto de Alternaria alternata en los tomates almacenados. Esto muestra que la -1,3-glucanasa y la quitinasa tienen un efecto sinérgico en la conservación antibacteriana post-cosecha de frutas y verduras, y tienen una capacidad antibacteriana más fuerte que una sola cepa, por lo que tienen buenas perspectivas de aplicación.

5 conclusión

Debido a que el − -1,3-glucan puede hidrolizar específicamente el − -1,3-glucan, tiene importantes perspectivas de aplicación en los campos de la preparación funcional de oligosacáridos, conservación de frutas y verduras, biomedicina y resistencia a enfermedades de las plantas. Los investigadores ya han estudiado la estructura, función y aplicación de una serie de diferentes familias − 1,3-glucanasas. En este contexto, la investigación posterior sobre las − -1,3-glucanasas se centrará en cómo obtener nuevas − -1,3-glucanasas con buenas propiedades de aplicación y conseguir una fermentación eficiente.

Sin embargo, debido a la complejidad de los sustratos naturales − -1,3-glucan, la eficiencia catalítica de las existentes − -1,3-glucanasas para diferentes tipos de sustraún necesita ser mejorada, y la hidrólienzimde algunos sustrinsolu− -1,3-glucan sigue siendo difícil. Además, la investigación sobre la estructura y la función enzimes una base importante para explorar el mecanismo catalítico de las enzimas, la minería de las propiedades catalíticas de las enzimas, y la realización de investigaciones sobre la modificación molecular de la enzima. En vista de la complejidad de los sustratos naturales − -1,3-glucan y la diversidad de las familias de − -1,3-glucanasa, es una tendencia de desarrollo para estudiar las diferencias en la Unión al sustry los mecanismos catalíticos de diferentes familias de − -1,3-glucanasa, aclarar el mecanismo de reconocimiento de sustrde − -1,3-glucanasa para moléculas complejas de glucan, y explorar un sistema catalítico de combinación de múltiples enzimas basado en la − -1,3-glucanasa con el fin de lograr la aplicación eficiente de la − -1,3-glucanasa. La 1,3-glucanasa es la tendencia de desarrollo para su aplicación eficiente.

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