أدى تطوير التقنيات على مدى نصف القرن الماضي إلى فتح مجالات جديدة تمامًا لفهم الإنزيمات وحركة الإنزيم وتصنيفها من حيث آلية التفاعل والعوامل المساعدة ونوع التفاعل المحفز، ومع ذلك، فقد وسعت حركية الإنزيم بشكل كبير في فهم آليات ووظائف الإنزيمات، وقد تم تحقيق ذلك باستخدام مجموعة من التقنيات المتطورة بما في ذلك الرنين المغناطيسي النووي.
ما هي الإنزيمات
اكتشاف الإنزيمات
أدى ظهور التسلسل عالي الإنتاجية (أو تسلسل الجيل التالي، NGS) في منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين إلى توليد كمية لا تصدق من تسلسل البروتين والجينات المودعة في قواعد البيانات، وسيزداد عدد التسلسلات في المستقبل، ولذلك فإن قواعد البيانات النووية والبروتينية هي مناجم ذهب لاكتشاف إنزيمات جديدة، وتتمثل الخطوة الأولى لاكتشاف إنزيمات جديدة تحفز تفاعلًا مستهدفًا في العثور على جين يشفر إنزيمًا، حيث يحفز ذلك التحول الكيميائي، وهناك طرق عديدة لتحقيق هذا الهدف.
تظهر الطبيعة بروتين مخضرم منذ أن بدأت “تجارب” الهندسة الحيوية منذ مليارات السنين، وتم تطوير عدد من الاستراتيجيات لاستغلال المصدر الكبير غير العادي للأنزيمات الموجودة في تسلسل الجينوم والميتاجينوم واكتشاف محفزات حيوية جديدة، وتاريخيًا، وتستند الاستراتيجيات إلى الانتقاء في الجسم الحي على الأفراد أو مجموعات السلالات، ولمدة عقد من الزمان، على metagenomes (اتحاد الكائنات الحية الدقيقة غير المستزرعة).
باختصار، تم استخراج الحمض النووي من مجموعات ميكروبية مختلطة، وتم استنساخ إدخالات منتقاة الحجم في نواقل تعبير مناسبة، ويتم إجراء فحص للأنشطة الأنزيمية بشكل عام في الموقع، وعلى أساس متوسط المؤشر، ومن ثم يتم ترتيب الحيوانات المستنسخة الإيجابية لتحديد الجينات ذات الأهمية.
وعلاوة على ذلك، يتم إجراء الفحص دون الإفراط في التعبير عن البروتين، مما يؤدي إلى حساسية محدودة، تشير التقديرات إلى أن التكنولوجيا الحيوية فقدت ما يصل إلى 99٪ من الموارد الميكروبية الموجودة باستخدام تقنيات الفحص التقليدية، وعندما يتم تحديد التحول المطلوب، فإن عزل الإنزيمات من السلالات البرية عادة ما يستغرق وقتًا طويلاً، وفي معظم الوقت يفقد البروتين الكثير من نشاطه التحفيزي.
ويمكننا القول بأنه في المقابل تتيح معلومات تسلسل الجينوم الاستنساخ المباشر للجينات المستهدفة باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR)، وبالتالي تعبير فعال في سلالة مضيفة غير متجانسة مناسبة، وحتى لو واجهت أخطاء PCR و/أو عيوب التعبير.
