ما هو إنزيم بوليفينول أكسيديز

توجد أوكسيديز البوليفينول (PPOs) في كل مكان في النباتات العليا، وهي موجودة أيضًا في البكتيريا والفطريات والحيوانات، وهي عبارة عن إنزيمات معدنية ثنائية النحاس تعتمد على الأكسجين وتحفز إما أكسدة إلكترون واحدة أو اثنتين من الفينولات. 

مفهوم إنزيم البوليفينول أكسيديز

PPOs عبارة عن إنزيمات أكسدة نحاسية تظهر أنشطة الكريسوليز والكاتيكوليز، ومع ذلك، فإن العديد من المستحضرات الأنزيمية لها نشاط كريسوليز منخفض جدًا أو لا تمتلك نشاطًا على الإطلاق.

ومن الصعب التأكد من أن النشاط الأخير كان غائبًا في الأصل في النبات أو لم يتم استخراجه أو تدميره أثناء الاستخراج بسبب قابليته، وغالبًا ما يُفقد نشاط (Cresolase) أثناء التنقية، وبالتالي، في المستحضر، يمكن أن تختلف نسبة نشاط الكاتيكوليز إلى نشاط الكريسوليز  من 1 إلى 40.

إنزيم البوليفينول أكسيديز في النباتات

عادة ما تكون أوكسيديز البوليفينول النباتية عبارة عن بروتينات، والتي لا تزال الوظائف الفسيولوجية لها في النبات غير مفهومة جيدًا، وتم العثور على العديد منها مرتبطة بالبلاستيدات الجذرية والبطاطا الأميلوبلاستيدات والبلاستيدات البيضاء والبلاستيدات والبلاستيدات الخضراء والجسيمات الشبيهة بالبلاستيد؛ توجد بشكل عام في الدرنات والأوراق وجذور التخزين والفواكه وأجزاء الأزهار، ومع ذلك، لا توجد بيانات مقنعة تربط بشكل صارم منظمات PPOs النقية والمميزة بأي دور محدد في اللجنين.

يوجد PPO في مجموعة متنوعة من النباتات، وفي نبات معين، يختلف نشاط PPO من عضو إلى آخر ويختلف داخل العضو، اعتمادًا على الأنسجة التي يتم النظر فيها، وتم العثور على PPOs في كسور خلوية مختلفة، في العضيات (البلاستيدات الخضراء، وبشكل أكثر دقة، في الثايلاكويدات، الميتوكوندريا، البيروكسيسومات) حيث ترتبط الإنزيمات بإحكام بالأغشية وفي الجزء القابل للذوبان من الخلية.

تختلف درجة الارتباط بالأغشية باختلاف الأنسجة وحالتها التكوينية، وبالتالي، يكون نشاط PPO الإجمالي أعلى ويوجد في الغالب في أشكال مرتبطة في الفاكهة الخضراء الصغيرة، بينما يتناقص بشكل عام وتزداد نسبة الأشكال القابلة للذوبان في الثمار الناضجة.

دور البوليفينول أكسيديز في مقاومة مسببات الأمراض

يكون نشاط العديد من الإنزيمات المؤكسدة للفينول ( بوليفينول أوكسيديز ) أعلى بشكل عام في المصابين، وأنسجة الأصناف المقاومة أكثر من تلك الموجودة في الأنواع المعرضة للإصابة بالعدوى أو في النباتات السليمة غير المصابة، وربما تنبع أهمية نشاط أوكسيديز البوليفينول في مقاومة الأمراض من خصائصه في أكسدة المركبات الفينولية إلى الكينونات، والتي غالبًا ما تكون أكثر سمية للكائنات الحية الدقيقة من الفينولات الأصلية.

من المعقول أن نفترض أن زيادة نشاط أوكسيديز البوليفينول سيؤدي إلى تركيزات أعلى من المنتجات السامة للأكسدة وبالتالي درجات أكبر من المقاومة للعدوى، ويحدث تفاعل معقد أثناء نضج الثمار حيث تزيد مستويات إنزيم الأكسجين الشحمي وتكسر الديين، وهو مركب موجود في الفاكهة الصغيرة غير الناضجة وهو سام للفطريات.

تؤدي هذه الأحداث عادة إلى الإصابة (فقدان المقاومة) للفاكهة الناضجة، ومع ذلك، في بعض الفاكهة، وتحفز المستنبطات من الفطريات غير المسببة للأمراض إنتاج مركب إبيكاتشين الفينولي، الذي يثبط نشاط إنزيمات الأكسدة الشحمية، ونتيجة لذلك، يقلل الإبيكاتشين من تحلل الديين المضاد للفطريات، وبالتالي يمنع تسوس الثمار الناضجة بفطريات الأنثراكنوز.

تغير اللون الإنزيمي 

تغيير اللون الأنزيمي هو العملية التي يتم فيها أكسدة المركبات الفينولية بواسطة إنزيم بوليفينول أوكسيديز (PPO) إلى كينونات وتتحول الكينونات إلى أصباغ داكنة، ويتم تحقيق الوقاية من الاسمرار الإنزيمي حاليًا عن طريق استخدام عوامل الكبريتات وهي مادة مضافة غير مرغوب فيها إلى غذاء الإنسان، ولكنها ذات نمط وراثي واضح، ويمكن أيضًا استغلال الاختلافات في مستوى تغير اللون الأنزيمي، ويتم تحديد وراثة القابلية لتغير اللون من خلال وراثة مستويات المركبات الفينولية، بما في ذلك التيروزين، والإنزيم PPO.

ثبت أن PPO هو أحد العوامل الرئيسية في تغير اللون الأنزيمي، ومنع التثبيط المضاد للحساسية لـ PPO تغير اللون بشكل واضح، ويتكون PPO في البطاطس من عائلة جينية مكونة من ستة جينات على الأقل، وهي (POTP1 وPOTP2 وPOT32 وPOT33 وPOT41 وPOT72)، ويتم التعبير عن الجينات بشكل تفاضلي، حيث يكون POT32 هو الشكل الرئيسي المعبر عنه في الدرنات إلى جانب POT33 وPOT72.

يتم التعبير عن POTP1 وPOTP2 بشكل أساسي في الأوراق والزهور، ويمكن أيضًا استنتاج التعبير الخاص بالأنسجة من عمل نيومان وآخرون،، حيث وجدوا تعبيرًا تفاضليًا لـ PPOs في الطماطم مع مشاركة PPOs هذه هوية أكبر مع متماثلها بين الأنواع (الطماطم – البطاطس) مقارنة مع غيرها من PPOs (paralogs)، ولذلك، POT32 يُشار إليه الآن بقوة باعتباره جينًا مرشحًا لتغير اللون الإنزيمي. وأخيرا، يعتبر PPO إنزيم أوكسيريدوكتاز الذي يشارك بشكل حاسم في مسار تكوين الميلانين للون البني الإنزيمي.