معرفي اكتوئين به عنوان محلول سازگار: مسير بيوسنتز، توليد و كاربردها

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

ميكروارگانيزم‌هاي شورپسند با توليد و انباشته كردن محلول‌هاي سازگار با تنش‌هاي محيطي مقابله مي‌كنند. اكتوئين از مهمترين اعضاء محلول‌هاي سازگار است و خواص محافظتي بيشتري نسبت به بقيه اعضا اين گروه دارند. اكتوئين به دليل كاربرد‌هاي صنعتي گوناگون، چه از نظر علمي و چه از نظر تجاري بسيار مورد توجه است. در اين مقاله به‌طور خلاصه كاربرد اكتوئين به عنوان يك عامل محافظت‌كننده پروتئين با ارائه مدل حذف ترجيحي شرح داده شده است. همچنين كاربردهاي ديگر اكتوئين به عنوان تثبيت‌كننده آنزيم و يا دارو براي بيماري‌هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. علاوه بر اين نقش اكتوئين به عنوان تثبيت‌كننده ماكرومولكول‌ها و حتي كل سلول در برابر اشعه ماوراء بنفش، يخ‌زدگي، خشكي و دماي بالا به طور خلاصه شرح داده شده است. ژن‌هاي رمزكننده آنزيم‌هاي ساخت اكتوئين در خوشه ژني ectABC قرار دارند. در اين مقاله همچنين تنظيم بيان اين ژن‌ها تحت تاثير شرايط محيطي به‌طور مختصر مورد بررسي قرار گرفته است. در حال حاضر براي توليد اكتوئين دو تكنولوژي با نام‌هاي شيردوشي زيستي (bio-milking) باكتريايي و جهش نشتي (leaky mutant) وجود دارد. با كمك اين دو روش سالانه چندين تن اكتوئين توليد مي‌شود. در انتها به محدوديت‌هاي اين دو روش اشاره شده است.

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 bio-milking and leaky mutant. Several tons of ectoine are produced each year using these methods. Finally, the limitations of the methods are mentioned.