L ời cam đoan
1.3.4. Cơ chế điều hòa sinh tổng hợp enzyme
Sự tổng hợp cảm ứng enzyme bởi cơ chất và ức chế tổng hợp enzyme bởi sản phẩm cuối cùng là hai quá trình liên quan mật thiết với nhau và được điều hòa trong quá trình phiên mã (điều hòa ở mức độ gen). Cơ chế điều hòa quá trình sinh tổng hợp cảm ứng enzyme được giải thích theo học thuyết operon ở E.coli nổi tiếng của Jacob và Monob năm 1961. Theo học thuyết này, cơ thể sống chỉ tạo ra một lượng đáng kể những enzyme cảm ứng khi có mặt chất cảm ứng. Còn những enzyme bản thể thường xuyên được tạo thành với mức độ đáng kể hoặc tối đa cả trên MT không có chất cảm ứng mà enzyme tác dụng [80].
Ngoài cơ chế điều hòa enzyme ở mức độ gen, trong quá trình sống của TB còn có kiểu điều hòa ở mức độ enzyme theo nguyên tắc liên kết ngược hay còn gọi là cơ chế dị lập thể (alosteric) điều hòa tổng hợp các chất trao đổi. Sự tổng hợp phần lớn các sản phẩm trao đổi chất thường xảy ra ở nhiều giai đoạn, ở mỗi giai đoạn được thực hiện bởi một enzyme xác định. Enzyme này khác với những enzyme khác ở chỗ ngoài khả tăng tác động lên chất cảm ứng còn có tính nhạy cảm với sản phẩm cuối cùng. Sản phẩm cuối cùng được tích tụ trong TB tới một nồng độ xác định sẽ ức chế hoạt động của enzyme đầu tiên làm cho cả chuỗi phản ứng bị ngừng lại. Enzyme tuy vẫn được tổng hợp nhưng bất hoạt. Kết quả là TB tạm ngừng tổng hợp sản phẩm cuối cùng cho tới khi nào nồng độ chất này không còn dư [33].
Cơ chế điều hòa sinh tổng hợp enzyme theo nguyên tắc liên kết ngược xảy ra như sau: enzyme ở giai đoạn đầu kết hợp với sản phẩm cuối cùng làm biến dạng bề mặt hoạt động, do đó nó không còn khả năng xúc tác phản ứng trong chuỗi phản
ứng. Người ta gọi biến dạng này là biến dạng dị lập thể và những hệ thống enzyme có thể bị biến dạng bởi các chất chuyển hóa được gọi là hệ thống dị lập thể [33].
Dẫn chứng cho quá trình điều hòa dị lập thể là quá trình sinh tổng hợp valin từ acid pyruvic qua bốn giai đoạn nhờ bốn enzyme xúc tác tương ứng. Khi sản phẩm cuối cùng đạt được nồng độ cao nó sẽ tác dụng với enzyme ban đầu làm nó bị biến dạng và bất hoạt [19].
Hình 1.9. Sự điều hòa enzyme theo nguyên tắc liên kết ngược [19]
Do đó, để điều khiển quá trình sinh tổng hợp enzyme bằng cơ chất cảm ứng cần chú ý:
− Có gen tương ứng trong nhiễm sắc thể của TB.
− Có đầy đủ các nguyên liệu để xây dựng phần tử của enzyme đó.
− Năng lượng cần thiết dùng cho tổng hợp enzyme.
− Muốn thu nhận enzyme cảm ứng nào thì phải cho cơ chất cảm ứng của enzyme đó vào MT nuôi cấy VSV.
− Tác động cảm ứng chỉ đạt hiệu quả cao ở một liều lượng cơ chất nhất định. Nếu vượt quá liều lượng này sẽ làm cho quá trình tổng hợp enzyme sẽ càng giảm.
Như vậy, ta có thể coi việc có cơ chất cảm ứng là việc rất cần thiết để thu nhận những enzyme mong muốn. Trong công nghiệp sản xuất enzyme, cần phải lựa chọn những cơ chất cảm ứng thích hợp và xác định nồng độ tối ưu của nó trong MT để có hiệu suất sinh tổng hợp cao nhất [19].
Ức chế enzyme Acid α- cetoisovaleric Acid α, β- dioxyisovaleric Enzyme II Acid α- acetolactic Acid pyruvic Enzyme I Enzyme III Enzyme IV Valin
Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP