7581047907

Termofile jako przykład ekstremofili

kompleksach trehaloza wspomaga lub nawet zastępuje stabilizujące oddziaływanie struktur wodnych w warstwie hydratacyjnej, niszczonej wskutek odwodnienia lub podwyższenia temperatury (Roser, 1991).

2.4. Właściwości enzymów termostabilnych

Termostabilne białka w małym stopniu różnią się pod względem składu aminokwasowego i struktury cząsteczek od ich psychrofilnych i mezofilnych odpowiedników. W ich cząsteczkach znajduje się jednak więcej stabilizujących białko wiązań wodorowych, jonowych, mostków solnych oraz oddziaływań van der Waalsa i hydrofobowych, co powoduje znaczne zwiększenie termostabilności. Z obliczeń termodynamicznych wynika, że zmiana energii swobodnej o kilka kJ/mol wywołana np. powstaniem w cząsteczce tylko jednego odpowiednio zlokalizowanego wiązania wodorowego lub oddziaływania hydrofobowego około 10-krotnie wydłuża okres półtrwania niezdenaturowanego białka w temperaturze 70 °C (Synowiecki, 1998). U większości termostabilnych enzymów występują silne oddziaływania hydrofobowe zwiększające odporność cząsteczek na zmiany struktury, zmniejszając przez to wpływ sił entropii ze strony środowiska o podwyższonej temperaturze. Co więcej, mniejsza jest hydrofilowość powierzchni cząsteczek termostabilnych białek, co obniża destabilizujące oddziaływanie rozpuszczalnika    (Daniel, 1996). Zmniejszenie ilości reszt aminokwasowych

wprowadzających naprężenia przestrzenne (izoleucyna lub walina) zwiększa stabilność obszarów o strukturze a-helisy. Stabilizację tej struktury wywołuje także wzrost zawartości alaniny (Yieille i Zeikus, 1996). Destabilizację a-helisy wywołuje natomiast prolina, która jednak w domenach o innej strukturze wywiera oddziaływanie stabilizujące poprzez usztywnienie fragmentów łańcucha polipeptydowego i ograniczenie swobody zmian ich położenia (Kumar i in., 2000).

Zwiększenie termostabilności niektórych białek powodują również mostki solne powstające z udziałem reszt dwuwartościowych kationów (np. wapnia lub magnezu) (Synowiecki, 1998). Wbudowanie enzymu w strukturę białkowo-lipidowych membran lub też jego unieruchamianie na powierzchni membran licznymi oddziaływaniami elektrostatycznymi lub hydrofobowymi jest niekiedy przyczyną wzrostu termostabilności. Stabilizacja a-amylaz, proteaz i innych enzymów zewnątrzkomórkowych u niektórych mikroorganizmów zachodzi poprzez ich związanie z zewnętrzną warstwą ściany komórkowej (Jaenicke, 1991).

Termofile wytwarzają rozmaite enzymy o tej samej funkcji katalitycznej różniące się

17