معرفی اکتوئین به عنوان محلول سازگار: مسیر بیوسنتز، تولید و کاربردها

میکروارگانیزم های شورپسند با تولید و انباشته کردن محلول های سازگار با تنش های محیطی مقابله می کنند. اکتوئین از مهمترین اعضاء محلول های سازگار است و خواص محافظتی بیشتری نسبت به بقیه اعضا این گروه دارند. اکتوئین به دلیل کاربرد های صنعتی گوناگون، چه از نظر علمی و چه از نظر تجاری بسیار مورد توجه است. در این مقاله به طور خلاصه کاربرد اکتوئین به عنوان یک عامل محافظت کننده پروتئین با ارائه مدل حذف ترجیحی شرح داده شده است. همچنین کاربردهای دیگر اکتوئین به عنوان تثبیت کننده آنزیم و یا دارو برای بیماری های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر این نقش اکتوئین به عنوان تثبیت کننده ماکرومولکول ها و حتی کل سلول در برابر اشعه ماوراء بنفش، یخ زدگی، خشکی و دمای بالا به طور خلاصه شرح داده شده است. ژن های رمزکننده آنزیم های ساخت اکتوئین در خوشه ژنی ectabc قرار دارند. در این مقاله همچنین تنظیم بیان این ژن ها تحت تاثیر شرایط محیطی به طور مختصر مورد بررسی قرار گرفته است. در حال حاضر برای تولید اکتوئین دو تکنولوژی با نام های شیردوشی زیستی (biomilking) باکتریایی و جهش نشتی (leaky mutant) وجود دارد. با کمک این دو روش سالانه چندین تن اکتوئین تولید می شود. در انتها به محدودیت های این دو روش اشاره شده است.

Introducing Ectoine as Compatible Solute: Biosynthetic Pathway, Production and Applications

Halophilic microorganisms cope with environmental stresses by producing and accumulating compatible solutes. Ectoine is one of the most important members of compatible solutes which have extra protective properties compared to other compatible solutes. Ectoine attracts several scientific and commercial attention because of their multiple industrial applications. This brief review presents applications of ectoine as protectants of proteins that can be explained by the preferential exclusion model. Also, other application of ectoine as an enzyme stabilizer and drug for various diseases have also been reviewed. Further, the role of ectoine in stabilizing macromolecules and even whole cells against UV radiation, freezing, drying and high temperatures is briefly described. The ectoine biosynthesis genes are located in cluster ectABC. This paper also briefly described the regulation of these genes under environmental conditions. There are currently two technologies for producing ectoine called bacterial biomilking and leaky mutant. Several tons of ectoine are produced each year using these methods. Finally, the limitations of the methods are mentioned.