Glicose oxidase: características, estrutura, funções - Ciência - 2023

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o glicose oxidase, também conhecida como β-D-glicose: oxigênio-1-oxidorredutase, glicose-1-oxidase ou simplesmente glicose oxidase, é uma enzima oxidorredutase responsável pela oxidação da β-D-glicose que produz D-gluconolactona e peróxido de hidrogênio .

Foi descoberto no final da década de 1920 em extratos do fungoAspergillus niger. Sua presença já foi comprovada em fungos e insetos, onde a produção permanente de peróxido de hidrogênio, por sua ação catalítica, tem funções importantes na defesa contra fungos e bactérias patogênicas.

Atualmente, a glicose oxidase foi purificada de muitas fontes diferentes de fungos, especialmente dos gêneros Aspergillus Y Penicillium. Embora possa utilizar outros substratos, é bastante seletivo para a oxidação da β-D-glicose.

Possui múltiplas utilizações em contextos industriais e comerciais, o que se deve ao seu baixo custo de produção e grande estabilidade.

Nesse sentido, essa enzima é utilizada tanto na indústria de produção de alimentos quanto em cosmetologia, em produtos farmacêuticos e em diagnóstico clínico, não apenas como aditivo, mas também como biossensor e / ou reagente analítico para diferentes soluções e fluidos corporais.

Caracteristicas

A glicose oxidase é uma flavoproteína globular que usa o oxigênio molecular como um aceitador de elétrons para produzir D-glucono-δ-lactona e peróxido de hidrogênio a partir da glicose.

Em um sistema celular, o peróxido de hidrogênio produzido pode ser consumido pela enzima catalase para produzir oxigênio e água. Por sua vez, em alguns organismos, a D-gluconolactona é hidrolisada em ácido glucônico, que pode desempenhar diferentes funções.

As enzimas glicose oxidase descritas até agora são capazes de oxidar monossacarídeos e outras classes de compostos, entretanto, e como discutido anteriormente, elas são bastante específicas para o anômero β da D-glicose.

Atuam em faixas de pH ácido, de 3,5 a 6,5 e, dependendo do microrganismo, essa faixa pode variar consideravelmente. Além disso, as glicose oxidases fúngicas são um dos três tipos de proteínas que se ligam aos ortofosfatos.

Como outros catalisadores biológicos, essas enzimas podem ser inibidas por diferentes moléculas, incluindo íons de prata, cobre e mercúrio, hidrazina e hidroxilamina, fenil-hidrazina, bissulfato de sódio, entre outros.

Estrutura

A glicose oxidase é uma proteína dimérica com dois monômeros idênticos de 80 kDa cada, codificados pelo mesmo gene, covalentemente ligados por duas pontes dissulfeto e cujo dinamismo está envolvido no mecanismo catalítico da enzima.

Dependendo do organismo, o peso molecular médio do homodímero varia entre 130 e 175 kDa e a cada monômero está ligado, por meio de uma ligação não covalente, um nucleotídeo de flavina adenina (FAD), que é uma coenzima que funciona como um transportador de elétrons durante a catálise .

Estrutura de monômeros

A análise dos monômeros de diferentes glucosas oxidases encontradas na natureza revela que eles se dividem em duas regiões ou domínios diferentes: um que se liga ao FAD e outro que se liga à glicose.

O domínio de ligação FAD é composto por folhas dobradas β, enquanto o domínio de ligação à glicose consiste em 4 hélices alfa, que suportam várias folhas dobradas β antiparalelas.

Glicosilação

Os primeiros estudos realizados com a enzima A. niger estabelecer que essa proteína tem 20% de seu peso fresco composto de amino açúcares e que outros 16-19% correspondem a carboidratos, dos quais mais de 80% são resíduos de manose ligados à proteína por meio de ligações N- ou OU-glicosídicos.

Embora esses carboidratos não sejam essenciais para a catálise, há relatos de que a eliminação ou remoção desses resíduos açucarados diminui a estabilidade estrutural da proteína. Isso pode ser devido à solubilidade e resistência às proteases que essa "camada" de carboidratos lhe confere.

Características

Em fungos e insetos, como discutido, a glicose oxidase desempenha uma função de defesa essencial contra fungos e bactérias patogênicos, mantendo uma fonte constante de estresse oxidativo por meio da produção permanente de peróxido de hidrogênio.

Falar sobre outras funções gerais da enzima glicose oxidase não é tão simples, pois ela tem utilidades muito particulares nos diferentes organismos que a expressam. Em abelhas, por exemplo, sua secreção das glândulas hipofaríngeas para a saliva contribui para a preservação do mel.

Em outros insetos, dependendo da fase do ciclo de vida, atua na desinfecção dos alimentos ingeridos e na supressão dos sistemas de defesa das plantas (quando se trata de insetos fitófagos, por exemplo).

Para muitos fungos, esta é uma enzima crucial para a formação de peróxido de hidrogênio, que promove a degradação da lignina. Por sua vez, para outros tipos de fungos, é apenas um sistema de defesa antibacteriano e antifúngico.

Funções na indústria

No campo industrial, a glicose oxidase tem sido explorada de diversas formas, dentre as quais podemos citar:

- Como aditivo durante o processamento de alimentos, onde atua como antioxidante, conservante e estabilizador de produtos alimentícios.

- Na preservação de derivados lácteos, onde atua como agente antimicrobiano.

- É utilizado na produção de ovo em pó para eliminação de glicose e produção de peróxido de hidrogênio que evita o crescimento de microrganismos.

- Também é útil na produção de vinhos com baixo teor alcoólico. Isso se deve à sua capacidade de consumir a glicose presente nos sucos utilizados para a fermentação.

- O ácido glucônico, um dos produtos secundários da reação catalisada pela glicose oxidase, também é explorado para o tingimento de tecidos, limpeza de superfícies metálicas, como aditivo alimentar, como aditivo em detergentes e até mesmo em medicamentos e cosméticos.

Sensores de glicose

Existem vários testes para censo da concentração de glicose em diferentes condições que se baseiam na imobilização da enzima glicose oxidase em um suporte específico.

Três tipos de ensaios foram desenvolvidos na indústria que utilizam essa enzima como biossensor e as diferenças entre eles estão relacionadas ao sistema de detecção de consumo de glicose e / ou oxigênio ou produção de peróxido de hidrogênio.

Além de sua utilidade na indústria alimentícia, os biossensores de glicose são explorados para determinar a quantidade de glicose em fluidos corporais, como sangue e urina. Geralmente são testes de rotina para a detecção de condições patológicas e outras condições fisiológicas.

Referências

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