فيتازها: از ديدگاه آنزيم شناسي، ويژگي‏هاي مولكولي، بيوشيميايي و كاربردها

Phytases: enzymology, molecular and biochemical characteristic and applications

فيتازها گروه ويژه‏اي از فسفاتازها مي‏باشند كه هيدروليز مرحله به مرحله فسفات را از مولكول فيتات انجام مي‏دهند، فيتات منبع اصلي ذخيره فسفات در دانه گياهان مي‏باشد. اين دسته از آنزيم‏ها در بين گياهان، ريزسازواره‏ها و حيوانات پراكندگي و گستردگي دارند ولي از اين ميان فيتازهاي ميكروبي اميدبخش بوده و مورد توجه مي‏باشند. آنزيم فيتاز به جيره غذايي حيوانات تك معده‏اي از قبيل خوك، پرندگان و ماهي‏ها به منظور افزايش جذب فسفات موجود در جيره غذايي و همچنين كاهش آلودگي فسفات در محيط اضافه مي‏شود. نزديك به 20 سال پيش اولين محصول فيتاز تجاري وارد بازار شد. فيتازها براساس ويژگي‏هاي بيوشيميايي و همرديفي توالي اسيدآمينه، در چهار گروه اصلي هيستيدين اسيد فسفاتاز، بتا پروپلر فيتاز، سيستيين فسفاتاز و اسيد فسفاتاز بنفش قابل تقسيم بندي مي‏باشند. به طور معمول، فيتازها همانند يك آنزيم تك واحدي با وزن مولكولي 40 تا 100 كيلودالتون عمل مي‏كنند. تا به حال دو گروه عمده از فيتازها يعني فيتازهاي اسيدي با pH بهينه حوالي 5 و فيتازهاي قليايي با pH بهينه 8 شناسايي شده است، با اين حال اغلب فيتازها داراي pH و دماي بهينه 6-5/4 و °C 60-45 هستند. برخي از فيتازها داراي اثرگذاري بر محدوده وسيعي از سوبستراها هستند و فيتات عاري از فلز را هيدروليز مي‏كنند و در مقابل برخي بر تعداد كمي‏آز سوبستراها تاثيرگذار بوده و به صورت خاص فيتات كلسيم را هيدروليز مي‏نمايد. فيتازها از نظر تعداد گروه‏هاي فسفاتي كه مي‏توانند رها سازند متفاوت بوده و معمولاً قادرند 3 تا 5 گروه فسفات از مولكول فيتات را آزاد نمايند. اين مقاله مروري بر آنزيم شناسي، كاربرد فيتازها و ويژگي‏هاي بيوشيميايي و آنزيمي‏آنها خواهد داشت.

Phytases are a special class of phosphatses that catalyze the step-wise release of phosphate from phytate, the principle storage form of phosphate in plant seeds. These enzymes have a wide distribution in plants, microorganisms and in some animal tissues; however, microbial sources are more promising for the production. They are added to animal feedstuff to reduce phosphate pollution in the environment, since monogastric animals such as pigs, poultry and fish are unable to metabolize phytate. The first commercial phytase product became available on the market around 20 years ago. Based on biochemical properties and amino acid sequence alignment, phytases can be categorized into four major classes, histidine acid phosphatase, b-propller phytase, cystein phosphatase and purpule acid phosphatase. In general, phytases behave like a monomeric enzyme with molecular masses between 40 and 100 kDa. Up to now two main types of phytases have been identified based on optimal pH for activity; acid phytases with a pH optimum around 5 and alkaline phytases with a pH optimum around 8. Most of identified phytases depending upon the source of origin they have generally pH and temperature optima around 4.5-6 and 45-60 °C .Some of phytases show broad substrate specificity and hydrolyzes metal-free phytate, in contrast some of them exhibit strict substrate specificity for the calcium-phytate. Phytases are different according to the number of released phosphate groups from phytate and in general they have capability to release 3 to 5 phosphate groups. This article reviews enzymology, application and biochemical and catalytic characteristic of microbial phytases.