مطالعات سینتیکی و پاسخ کمی لیپواکسیژناز در توت¬فرنگی در طول رشد و پس از انبارمانی در برابر اثرات محیطی
محورهای موضوعی : بیوشیمی
شهریار سعیدیان
1
,
نبی خلیلی اقدم
2
*
,
ستار قادری
3
1 - گروه زیست شناسی دانشگاه پیام نور، نهران، ایران،
2 - گروه کشاورزی دانشگاه پیام نور، تهران، ایران،
3 - گروه زیست شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران،
کلید واژه: آنزیم , سوبسترا , لیپواکسیژناز, لینولئیک اسید , مدل ,
چکیده مقاله :
لیپواکسیژناز یکی از آنزیمهای مورد توجه شیمیدانها است. این آنزیم یک دیاکسیژناز بوده و اکسیداسیون اسیدهای چرب غیر اشباع چندگانه را برعهده دارد. این تحقیق با هدف مطالعه اثردما (در 8 سطح)، اسیدهای آلی (در 4 سطح)، نمکهای معدنی (در3 سطح) و تعیین غلظت سوبسترای لینولئیک (در 13 سطح) روی سه نوع توتفرنگی نارس، رسیده و در شرایط انبارمانی انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار انجام شد. نتایج تحقیق نشان داد که بیشترین پاسخ آنزیم به لینولئیک اسید روی هر سه نوع توتفرنگی نارس، رسیده وانبارمانی به ترتیب برابر42/9، 49/9 و10 میلیمولار لینولئیک اسید بود. نتایج اثر دما بر میزان فعالیت آنزیم لیپوکسیژناز نیز نشان داد که برای هر سه نوع توتفرنگی نارس، رسیده و انبارمانی، بیشینه فعالیت آنزیم در دمای 35 درجه سانتیگراد بود. درحالیکه کمینه فعالیت آنزیم در دمای 80 درجه سانتیگراد برای هر سه نوع توتفرنگی اتفاق افتاد. نتایج اثر اسیدهای آلی بر میزان فعالیت آنزیم لیپوکسیژناز نیزحاکی از معنیدار بودن این اثر بود. بیشترین فعالیت آنزیم در حضور ترکیب آلی، توکروفرول در هر سه نوع توتفرنگی و کمترین فعالیت آنزیم درحضور آسکوربیک اسید بود. نتایج همچنین موید اثر معنیدار نمکهای معدنی روی فعالیت لیپواکسیژناز بود. در بین نمکها، بیشترین فعالیت آنزیم در حضور کلرید کلسیم با غلظت1/0 میلی مولار و کمترین در حضور کلرید سدیم با غلظت 1 میلی مولار بود. نتایج بطور کلی بیانگر اثر القائی بالای نمک کلرید کلسیم، دمای 35 درجه و ترکیب توکروفرول با حضور سوبسترای با غلظت 10 میلیمولار لینولئیک اسید بود.
Lipoxygenase is one of the enzymes of interest to chemists. This enzyme is a dioxygenase and is responsible for the oxidation of polyunsaturated fatty acids. With special attention to the functioning of this enzyme and its role, this research is to study the effect of temperature (on 8 levels), organic acids (on 4 levels), inorganic salts (on 3 levels) and determining the concentration of linoleic substrate (on 13 levels) on three types Strawberries were unripe, ripe and stored. The experiment was conducted as a factorial in the form of a completely random design in three replications, and for data analysis, nonlinear regression analysis and interaction effect cutting were used. The results of the research showed that the highest enzyme response to linoleic acid on all three types of unripe, ripe Anbarmani strawberries was 9.42, 9.49 and 10 mM linoleic acid respectively, and based on these results, the level of 10 mM linoleic acid as the level A suitable concentration was considered as the substrate of the enzyme. The results of the effect of temperature on the activity of lipoxygenase enzyme also showed that for all three types of unripe, ripe and stored strawberries, the maximum activity of the enzyme was at 35 degrees Celsius. While the minimum enzyme activity occurred at 80 degrees Celsius for all three types of strawberries. The results of the effect of organic acids on the activity of lipoxygenase enzyme also indicate the significance of this effect. The highest enzyme activity was in the presence of organic compound, tocroferol in all three types of strawberries and the lowest enzyme activity was in the presence of ascorbic acid. Among other two organic acids, benzoic acid had more induction effect on lipoxygenase enzyme than nicotiamine acid.
Aberomand, M., Kheirollah, A., Nikzamir, A., Malekasgar, A.M. and Alimohammadi, M. (2013). The Inhibitory Effect of KCN, NAN3 and Some Bivalent Ions on Lipoxygenase Activity of the Purified Human Placental, Iranian. Journal of Pharmaceutical Sciences. 9: 39–45.
Barrett, D. M. (1995). Theerakulkait, C. Quality indicators in blanched, frozen, stored vegetables. Food Technology. 49: 62-65.
Biacs, P.A. and Daood, H. (1987). Characterization of strawberrylipoxygenase. In: Stumpf PK, Mudd JB, Nes ND, eds. Metabolism, Structure, and Function of Plant Lipids , NY: Planum Press, pp. 425-429.
Bradford, M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of proteindye binding. Anal. Biochemistry. 72: 248-254.
Cao, S., Chen, H., Zhang, C., Tang, Y., Liu, J., & Qi, H. (2016). Heterologous Expression and Biochemical Characterization of Two Lipoxygenases in Oriental Melon, Cucumis melo var. makuwa Makino. PloS one, 11(4), e0153801. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0153801
Ealing, P.M. (1994). Lipoxygenase activity in ripening strawberryfruit pericarp tissue. Phytochem. 36: 547-552.
Elez-Martínez, P., Soliva-Fortuny, R.C., Gorinstein, S. and Martín-Belloso, O. (2005). Natural antioxidants preserve the lipid oxidative stability of minimally processed avocado purée. Journal of Food Science. 70(5): 325-329.
Emin Y. (1998). Kinetic Studies with Crude Tomato Lipoxygenase. Turk Journal Agriculture Forestry. 25:291-296.
Grechkin A. (1998). Recent developments in biochemistry of the plant lipoxygenase pathway. Prog. Lipid Res. 37: 317-352.
Izumi, T., Rådmark, O., Jörnvall, H. and Samuelsson, B. (1991). Purification of two forms of arachidonate 15-lipoxygenase from human leukocytes. Europian Journal Biochemistry. 18:202(3):1231-8. Doi: 10.1111/j.1432-1033.1991.tb16495.x. PMID: 1662607.
Jacobo-Velázquez, D. A., Hernández-Brenes, C., Cisneros-Zevallos, L. and Benavides, J. (2010). Partial purification and enzymatic characterization of avocado (Persea americana Mill, cv. Hass) lipoxygenase, Food Research International. 43: 1079-1085.
Karrer, D., Gand, M., & Rühl, M. (2021). Engineering a lipoxygenase from cyclocybe aegerita towards long chain polyunsaturated fatty acids. AMB Express, 11(1), 37. https://doi.org/10.1186/s13568-021-01195-8
Lauriere, C., Droillard. M.J., Rouet-Mayer, M.A. and Bureau, J.M. (1993). Membrane-associated and soluble lipoxygenase isoforms in strawberrypericarp. Plant Physiology. 103:1211-1219.
Lončarić, M., Strelec, I., Moslavac, T., Šubarić, D., Pavić, V., & Molnar, M. (2021). Lipoxygenase Inhibition by Plant Extracts. Biomolecules, 11(2), 152. https://doi.org/10.3390/biom11020152
Marvian-Hosseini, Z., Asoodeh, A. (2017). Biochemical characterization of purified lipoxygenase from sesame (Sesamum indicum). International Journal of Food Properties, 20(1): 948–958.Marcus, L., Prusky, D. and Jacoby, B. (1998). Purification and characterization of avocado lipoxygenase, Phytochemistry, 27(2): 323-327.
Park, J. Y., Kim, C. H., Choi, Y., Park, K. M., & Chang, P. S. (2020). Catalytic characterization of heterodimeric linoleate 13S-lipoxygenase from black soybean (Glycine max (L.) Merr.). Enzyme and microbial technology, 139:109595. https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2020.109595
Richards, K. M., & Marnett, L. J. (1997). Leukocyte 12-lipoxygenase: expression, purification, and investigation of the role of methionine residues in turnover-dependent inactivation and 5, 8, 11, 14-eicosatetraynoic acid inhibition. Biochemistry, 36(22): 6692–6699. https://doi.org/10.1021/bi963051a
Riley, J.C.M., Willemot, C., Thompson, J.E. (1996). Lipoxygenase and hydroperoxide lyase activities in ripening strawberryfruit. Postharvest Biol. Technology. 7: 97-107.
Robinson, D.S., Wu, Z., Domoney, C., Casey, R. (1995). Lipoxygenases and the quality of foods. Food Chemistry. 54: 1, 33-43.
Rosahl, S. (1996). Lipoxygenases in plantss their role in development and stress responses. Z. Naturforch. 51: 123-138.
Saeidi-Sar, S., Khavari-Nejad, R. A., Fahimi, H., Ghorbanli, M. and Majd, A. (2007). Interactive effects of gibberellin A3 and ascorbic acid on lipid peroxidation and antioxidant enzyme activities in Glycine, Russian Hournal of Plant Physiology. 54:74-70.
Singh P, Arif Y, Miszczuk E, Bajguz A, Hayat S. (2022). Specific Roles of Lipoxygenases in Development and Responses to Stress in Plants. Plants (Basel). 4; 11(7):979. Doi: 10.3390/plants11070979. PMID: 35406959; PMCID: PMC9002551.
Surrey, K. (1964). Spectrophotometric method for determination of lipoxidase activity. Plant Physiol. 39: 65-70.
Svendsen, A. (2004). Enzyme Functionality Design, Engineering, and Screening; Marcel Dekker, Inc: New York, USA.
Thompson, J.E., Todd, J.F.and Paliyath, G. (1990). Characterization of a membrane-associated lipoxygenase in strawberryfruit. Plant Physiology. 94: 1225-1232.
Veldink, G.A., Suurmeijer, C.N.S.P., Perez-Gilabert, M., van der Hijden, H.T.W.M. and Vliegenthart, J.F.G. (1998). Purification, product characterization and kinetic properties of soluble strawberry lipoxygenase. Plant Physiol. Biochemistry. 36: 657-663.
Yawer, M. A., Ahmed, E., Malik, A., Ashraf, M., Rasool, M. A. and Afza, N. (2007). New lipoxygenase-inhibiting constituents from Calligonum polygonoids. Chemistry and Biodiversity, 4: 1578-1585.
Zhang, B., Chen, M., Xia, B., Lu, Z., Khoo, K.S., Show, P.L., Lu, F. (2022). Characterization and Preliminary Application of a Novel Lipoxygenase from Enterovibrio norvegicus. Foods, 11:2864. https://doi.org/10.3390/foods11182864