عدد دورات الإنزيم

اقرأ في هذا المقال


يتطلب حساب قيم (CCR) للأنزيمات الموجودة في الخلية أو الأنسجة، بيانات دوران البروتين “على مستوى البروتين”، بيانات وفرة البروتين ومعدلات التدفق المقاسة أو المقدرة من خلال تفاعلات الإنزيم قيد التشغيل، وذلك في ظل الظروف المستخدمة لقياس البروتين.

مفهوم الإنزيمات

الإنزيمات عبارة عن محفزات تقوم في ظل الظروف المعتدلة من درجة الحرارة ودرجة الحموضة وضغط الخلايا، بإجراء تفاعلات كيميائية بمعدل عالٍ مذهل، وتتميز بكفاءة وخصوصية ملحوظة، وبعض الإنزيمات تنشط بدون أنزيمات مساعدة، ومع ذلك هناك حاجة إلى أنزيم ليكون نشطًا، ويسمى الإنزيم غير النشط في غياب أنزيمه المساعد باسم إنزيم (apoenzyme)، في وجود الإنزيم المساعد الخاص به لإنتاج الشكل النشط للإنزيم، يطلق عليه اسم(holoenzyme).

دورات حياة الإنزيم

تستخدم الهندسة الأيضية الإنزيمات كأجزاء لبناء النظم الحيوية لمهام محددة، وعلى الرغم من أن الحياة العملية للجزء وأنماط الفشل هي مؤشرات الأداء الهندسي الرئيسية، إلا أن هذا ليس كذلك في الهندسة الأيضية لأنه من غير المعروف كم من الوقت تظل الإنزيمات تعمل في الجسم الحي أو ما إذا كان التدهور التراكمي، أو الفشل العشوائي المفاجئ، أو غير ذلك يسبب استبدال محرك الأقراص.

بالتالي، لا يمكن هندسة الإنزيمات لإطالة العمر وتقليل تكاليف الطاقة العالية للاستبدال، مسترشدين بهندسة المحفزات، اعتمدت الدورات التحفيزية حتى الاستبدال (CCR) كمقياس لمدى الحياة الوظيفية للإنزيم في الجسم الحي، والـ CCR هو عدد الدورات التحفيزية التي يتوسطها الإنزيم في الجسم الحي قبل الفشل أو الاستبدال، أي معدل التدفق الأيضي.

تعد خصوصية الركيزة والكفاءة التحفيزية ومستوى التعبير مواصفات أداء شائعة لأجزاء الإنزيم في الهندسة الأيضية، لكن مدى الحياة ليس كذلك، حيث إن معرفة مدة استمراره في الخدمة أمر بالغ الأهمية لمنع أعطال النظام وتحسين جداول الصيانة، وبالتالي، تُستخدم مقاييس الفشل مثل “متوسط الوقت حتى الفشل” على نطاق واسع في الهندسة، والتي تميز ثلاثة أنواع من الإخفاقات: المبكرة والتلف والعشوائية والثلاثة لديهم نظائر في الإنزيمات التي تعمل في الجسم الحي، لكن التآكل والفشل العشوائي هم الأكثر صلة بطول عمر العمل.
يمكننا القول بأنه تعد معدلات تحلل بروتينات الإنزيم وإعادة تركيبها أمرًا بالغ الأهمية لاقتصاد الطاقة الخلوية لأن مثل هذا الدوران يمكن أن يستهلك حوالي نصف ميزانية طاقة الصيانة في الميكروبات والنباتات، وبالتالي فإن معدلات دوران البروتين عالية الإنزيم تقلل من إنتاجية النظم الحيوية.

شارك المقالة: