האם ברומלין הוא אנזים?

כן, ברומלין הוא אנזים. ליתר דיוק,ברומלין בתפזורת טהורההוא תערובת של אנזימים פרוטאוליטיים (אנזימים המפרקים חלבונים) הנמצאים באופן טבעי באננס (Ananas comosus). קומפלקס אנזים זה נחקר רבות בשל הפעילויות והיישומים הביולוגיים שלו ברפואה, במזון ובתוספי בריאות. אז למה ברומלין הוא אנזים?

מה זה ברומליין?

ברומלין בתפזורת טהורההכוונה לקבוצה של אנזימים פרוטאוליטיים המופקים בעיקר מהגבעול והפרי של צמח האננס. הוא בודד לראשונה בסוף המאה ה-19 ומאז הוכר כמתחם אנזים טבעי בעל תכונות ביולוגיות מגוונות. שני הסוגים העיקריים של ברומלין הם.

• Stem Bromelain (EC 3.4.22.32)

גזע ברומלין מופק מגבעולי אננס ונמצא בשימוש נפוץ במוצרי אנזימים מסחריים.

• ברומליין פירות (EC 3.4.22.33)

פרי ברומלין נמצא בפרי, אם כי בכמות נמוכה יותר, והוא גם פעיל ביולוגית.

שני הסוגים חולקים פעילויות אנזימטיות דומות אך נבדלים מעט בהרכב ובמשקל מולקולרי. ברומלין מכיל אנדופפטאזות תיול מרובות, פוספטאזות, גלוקוזידאזות, פרוקסידאזות, צלולאזות ומספר מעכבי פרוטאז.

המונח אנזים מתייחס לזרז ביולוגי-בדרך כלל חלבון-המאיץ תגובות כימיות באורגניזמים חיים מבלי לצרוך אותו.ברומלין בתפזורת טהורהמתאים להגדרה זו בדיוק מכיוון שהיא מזרזת את פירוק (הידרוליזה) של קשרי פפטידים בחלבונים, מקלה על עיכול ותגובות ביוכימיות אחרות.

מדוע ברומלין מסווג כאנזים?

 

ברומלין זוכה להכרה רחבה כאנזים מכיוון שהוא מציג את כל המאפיינים החיוניים המגדירים פעילות אנזימטית-זרזת, הרכב מבוסס חלבון-, סגוליות המצע ויציבות לאורך מחזורי תגובה מרובים. המופק מצמח האננס (Ananas comosus), הברומלין שייך לסוג של אנזימים פרוטאוליטיים המתמחים בפירוק חלבונים לפפטידים וחומצות אמינו קטנות יותר. אז בואו נדבר על הסיבהברומלין בתפזורת טהורהמסווג כאנזים.

טבע אנזימטי

הסיבה הבסיסית ביותר לכך שברומלין נחשב לאנזים נעוצה ביכולתו לזרז תגובות ביוכימיות ספציפיות-כלומר, ביקוע קשרי פפטיד בחלבונים. ברומלין מאיץ את ההידרוליזה של קשרים אלה, והופך מולקולות חלבון מורכבות לפפטידים קטנים יותר וחומצות אמינו חופשיות. סוג זה של תגובה אופייני לאנזימים פרוטאוליטיים (הנקראים גם פרוטאינזים), הממלאים תפקידים חיוניים בעיכול, תיקון תאים וויסות דלקת.

כל אנזים מתפקד על ידי הורדת אנרגיית ההפעלה של תגובה, שהיא האנרגיה המינימלית הדרושה להתרחשות טרנספורמציה כימית. ללא אנזימים כמו ברומלין, פירוק החלבונים במערכות חיות יהיה איטי מכדי לקיים תפקודים פיזיולוגיים תקינים. על ידי הפחתת מחסום אנרגיה זה, ברומלין מאפשר הידרוליזה מהירה ויעילה של מולקולות חלבון בתנאים קלים כגון טמפרטורת גוף ו-pH ניטרלי.

מבחינה כימית, ברומלין פועל כציסטאין פרוטאז, כלומר שארית חומצת אמינו ציסטאין באתר הפעיל שלו אחראית לקטליזה. כאשר ברומלין נתקל במצע חלבוני, אטום הגופרית של הציסטאין יוצר קשר קוולנטי זמני עם הפחמן של קישור פפטיד. זה מחליש את הקשר הפפטידי ומאפשר למולקולת מים לפצל אותו, ולשחרר פוליפפטידים קטנים יותר או חומצות אמינו בודדות. לאחר התגובה, מבנה האנזים משוחזר, מוכן לזרז מחזור נוסף.

היעילות והדיוק הקטליטי הזה משקפים את המאפיינים המגדירים של אנזימים-זרזים ביולוגיים המאפשרים טרנספורמציות ביוכימיות ספציפיות במהירות ובסלקטיביות יוצאי דופן.

מבנה מבוסס חלבון{{0}

מאפיין מגדיר נוסף המוכיח את זהותו של ברומלין כאנזים הוא המבנה המולקולרי המבוסס על חלבון-. כמו כל האנזימים, ברומלין מורכב משרשראות ארוכות של חומצות אמינו מקופלות לצורה תלת ממדית ייחודית-. דפוס הקיפול אינו אקראי-הוא חיוני לתפקוד של האנזים. בתוך מבנה זה, נוצר אזור מובחן הנקרא האתר הפעיל, שבו מצעים נקשרים ועוברים טרנספורמציה כימית.

הגיאומטריה המדויקת של האתר הפעיל מאפשרתברומלין בתפזורת טהורהלזהות מצעי חלבון ספציפיים ולזרז את ההידרוליזה שלהם ביעילות. קשר המנעול-ו-המפתח הזה בין האנזים והמצע מסביר מדוע ברומלין פועל רק על סוגים מסוימים של קשרים פפטידים.

כאשר ברומלין נחשף לתנאים לא נוחים-כגון חום גבוה, חומציות קיצונית או סביבות אלקליות-מבנה החלבון העדין שלו עלול להפוך לדנטורציה. דנטורציה משבשת את דפוס הקיפול, משנה את צורת האתר הפעיל והופכת את האנזים ללא פעיל. רגישות זו לגורמים סביבתיים היא אינדיקטור ברור לכך שהברומלין, כמו אנזימים אחרים, הוא אכן חלבון שהמבנה שלו קובע את תפקודו הקטליטי.

לעומת זאת, זרזים כימיים העשויים ממתכות או תרכובות אנאורגניות אינם מאבדים את תפקודם בתנאים כה מתונים, מה שמחזק עוד יותר את הסיווג של ברומלין כאנזים ביולוגי ולא כזרז סינטטי.

ספציפיות המצע

ברומלין בתפזורת טהורהמציג גם מאפיין מפתח המשותף לכל האנזימים: סגוליות סובסטרט. זה אומר שהוא פועל רק על מולקולות מסוימות או על סוגים מסוימים של קשרים כימיים. ברומליין מראה העדפה לקשרים פפטידים ליד חומצות האמינו ליזין, אלנין וגליצין, מה שמעיד על מנגנון קטליטי סלקטיבי. ספציפיות כזו חיונית לבקרה ביולוגית, ומבטיחה כי אנזימים יבצעו רק את התגובות המיועדות מבלי לפגוע במבנים תאיים חיוניים אחרים.

אופי סלקטיבי זה הוא סימן היכר של פעילות אנזימטית והבדל עיקרי בין אנזימים לבין זרזים כימיים כלליים. בעוד שזרזים כימיים מגיבים לרוב עם מגוון רחב של תרכובות, ברומלין פועל רק על חלבונים ספציפיים או רצפי פפטידים התואמים למבנה האתר הפעיל שלו.

היכולת למקד חלבונים באופן סלקטיבי הופכת את הברומלין לשימושי לא רק בעיכול אלא גם ביישומים רפואיים ותעשייתיים. לדוגמה, בתעשיית המזון, ברומלין מרכך בשר על ידי הידרוליזה של חלבוני שריר, בעוד שברפואה הוא תומך בתיקון רקמות על ידי פירוק חלבונים פגומים. יישומים אלה אפשריים רק בגלל ההתנהגות הספציפית של האנזים- של ברומליין.

קטליזת תגובה ללא צריכה

מאפיין מכריע של כל האנזימים, כולל ברומלין, הוא שהם פועלים כזרזים מבלי לצרוך או להשתנות לצמיתות בתגובות שהם מסייעים להם. תכונה זו מאפשרת למולקולת אנזים בודדת לזרז אלפי מחזורי תגובה, מה שהופך תהליכים אנזימטיים ליעילים וברי קיימא כאחד.

בכל תגובה, ברומלין יוצר אינטראקציה זמנית עם מצע החלבון, יוצר קומפלקס מצע של אנזים- ומשחרר את תוצרי התגובה לאחר השלמת ההידרוליזה. לאחר מכן, האנזים חוזר לצורתו המקורית, מוכן לזרז את התגובה הבאה. יכולת החזרה זו מבדילה בין אנזימים לבין מגיבים רגילים, הנצרכים במהלך תגובות כימיות.

לדוגמה, במהלך עיכול חלבון,ברומלין בתפזורת טהורהמפרק ברציפות חלבונים תזונתיים לפפטידים קטנים יותר עד שכל מולקולות המצע הזמינות מומרות. לאורך תהליך זה, האנזים נשאר שלם ומתפקד כל עוד תנאי הסביבה כגון טמפרטורה ו-pH נשארים בטווח האופטימלי שלו.

השימוש החוזר וההתמדה הקטליטית הזו מאשרים את תפקידו של ברומלין כאנזים אמיתי. ללא יכולת זו, היישומים המעשיים שלה בעיבוד מזון, תרופות ובריאות לא יהיו אפשריים מבחינה כלכלית.

אילו אפקטיםBרומלןEnzymeAפעילות?

מעבר למנגנון שלו, עוד כמה קווים של ראיות ומאפיינים מאשרים את הפעילות האנזימטית של ברומלין.

הפעילות האנזימטית של ברומליין מושפעת ממספר גורמים הקשורים זה בזה. הטמפרטורה ורגישות ה-pH שלו משקפים את האופי המבוסס על החלבון-, בעוד הנוכחות של קו-פקטורים ויוני מתכת מדגימה כיצד אתר הציסטאין הקטליטי שלו חייב להיות מוגן כימית כדי לשמור על פעילות. יתר על כן, ניתן לכמת ולעצב במדויק את פעילותו של ברומלין, מה שמאשר את מעמדו כאנזים אמיתי.

איךלְהוֹצִיא ברומלין?

ברומלין בתפזורת טהורהנמצא בכל צמח האננס, אך נמצא בשפע בעיקר בגבעול ובפרי. תהליך החילוץ כולל בדרך כלל את השלבים הבאים:

• ריסוק ולחיצה:

הגבעול או הפרי נמעכים כדי לשחרר מיץ המכיל ברומלין.

• צנטריפוגה:

המיץ עובר צנטריפוגה כדי להסיר חומרים בלתי מסיסים.

• טיהור:

האנזים מטוהר באמצעות טכניקות כמו משקעי אמוניום גופרתי, סינון אולטרה וכרומטוגרפיה.

• ייבוש:

הברומלין המטוהר מיובש בהקפאה-ליצור אאנזים ברומליןצורת אבקה.

האנזים ברומלין המופק אבקה שומרת על פעילותה האנזימטית וניתנת לסטנדרטיזציה על בסיס יחידות אנזימטיות, המתבטאות בדרך כלל כ-GDU (יחידות עיכול ג'לטין) או FCCPU (Food Chemicals Codex Protease Units).

מַסְקָנָה:

ברומלין הוא חד משמעי אנזים, ליתר דיוק קומפלקס של אנזימים פרוטאוליטיים (-מתעכלים חלבונים) שמקורם באננס. הוא עונה על כל הקריטריונים המדעיים המגדירים אנזים - הוא מבוסס על חלבון-, מזרז תגובות ביוכימיות ספציפיות (הידרוליזה של חלבון), נשאר ללא שינוי לאחר קטליזה, ומציג סגוליות סובסטרט גבוהה. התפקידים הביולוגיים והתעשייתיים שלו, מסיוע בעיכול ועד לטיפול אנטי-דלקתי, נובעים מהטבע האנזימטי הזה.

כאנזים טבעי עם שימושים-רחבים, ברומלין בולט כתרכובת ביוכימית בעלת ערך וגם כמרכיב בטוח ויעיל בתוסף.

Guanjie Biotech היא ספקית אבקת אנזימי ברומלין בתפזורת, המציעה אבקת ברומלין בטוהר- גבוה, יציבה ופעילה עבור ניסוחים תעשייתיים, תזונתיים וקוסמטיים. אם אתה מעוניין במוצר שלנו, מוזמן לברר איתנו בכתובתinfo@gybiotech.com.

הפניות

[1] מאורר, HR (2001). ברומליין: ביוכימיה, פרמקולוגיה ושימוש רפואי. מדעי החיים הסלולריים והמולקולריים, 58(9), 1234–1245.

[2] Bhattacharyya, BK (2008). ברומליין: סקירה כללית. זוהר מוצר טבעי, 7(4), 359–363.

[3] Hale, LP, Greer, PK, Trinh, CT, & James, CL (2005). פעילות פרוטאינז ויציבות תכשירי ברומלין טבעיים. International Immunopharmacology, 5(4), 783–793.

[4] Chobotova, K., Vernallis, AB, & Majid, FAA (2010). הפעילות והפוטנציאל של ברומליין כסוכן נוגד-סרטן: עדויות ונקודות מבט עדכניות. מכתבי סרטן, 290(2), 148–156.

[5] Tochi, BN, Wang, Z., Xu, SY, & Zhang, W. (2008). יישום טיפולי של פרוטאז אננס (ברומלן): סקירה. Pakistan Journal of Nutrition, 7(4), 513–520.

[6] Pavan, R., Jain, S., & Shraddha, K. (2012). מאפיינים ויישום טיפולי של ברומלין: סקירה. Biotechnology Research International, 2012, 976203.

[7] Rathnavelu, V., et al. (2016). תפקיד פוטנציאלי של ברומלין ביישומים קליניים וטיפוליים. דוחות ביו-רפואיים, 5(3), 283–288.