Lignin-modifying enzyme
লিগনিন-পরিবর্তনকারী উৎসেচক (এল. এম. ই) হল ছত্রাক এবং ব্যাকটেরিয়া দ্বারা উৎপাদিত বিভিন্ন ধরনের উৎসেচক যা সাধারণত উদ্ভিদের কোষের দেওয়ালে পাওয়া একটি জৈব পলিমার লিগনিনের ভাঙ্গনকে অনুঘটক করে। লিগনিনেস এবং লিগনেস শব্দগুলি একই শ্রেণীর পুরানো নাম, তবে "লিগনিন-সংশোধনকারী এনজাইম" নামটি এখন পছন্দ করা হয়, কারণ এই এনজাইমগুলি হাইড্রোলাইটিক নয় বরং তাদের এনজাইম্যাটিক প্রক্রিয়া দ্বারা অক্সিডেটিভ (ইলেক্ট্রন প্রত্যাহার)। এল. এম. ই-গুলির মধ্যে রয়েছে পারঅক্সিডেস, যেমন লিগনিন পারঅক্সিডেস (), ম্যাঙ্গানিজ পারঅক্সিডেস (), বহুমুখী পারঅক্সিডেস () এবং ল্যাকেজ ধরনের অনেক ফেনোলক্সিডেস। এলএমইগুলি সাদা পচা বেসিডিওমাইসেটাস ছত্রাকের অনেক প্রজাতি দ্বারা উত্পাদিত হয় বলে জানা গেছে, যার মধ্যে রয়েছেঃ ফ্যানেরোচেইট ক্রাইসোস্পোরিয়াম, সেরিপোরিয়োপসিস সাবভারমিস্পোরা, ট্রামেটিস ভার্সিকোলার, ফ্লেবিয়া রেডিয়াটা, প্লুরোটাস অস্ট্রিটাস এবং প্লুরোটাস এরিঞ্জি। এল. এম. ই শুধুমাত্র কাঠ-সাদা পচনশীল ছত্রাক দ্বারা নয়, এগেরিকাস বিস্পোরাস (সাধারণ বোতাম মাশরুম) এবং অনেক কোপ্রিনাস এবং অ্যাগ্রোসাইব প্রজাতির মতো আবর্জনা-পচনশীল বেসিডিওমাইসেটাস ছত্রাক দ্বারাও উৎপাদিত হয়। বাদামী-রট ছত্রাক, যা সেলুলোজকে অবনমিত করে কাঠকে উপনিবেশ করতে সক্ষম, শুধুমাত্র আংশিকভাবে লিগনিনকে অবনমিত করতে সক্ষম। কিছু ব্যাকটেরিয়া এল. এম. ই তৈরি করে, যদিও ছত্রাকযুক্ত এল. এম. ই লিগনিনের অবক্ষয় ঘটাতে বেশি কার্যকর। ছত্রাককে প্রাকৃতিক ব্যবস্থায় লিগনিন অবক্ষয়ের ক্ষেত্রে সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য অবদানকারী বলে মনে করা হয়। এল. এম. ই এবং সেলুলেস পরিবেশগত চক্রের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ (উদাহরণস্বরূপ, বৃদ্ধি/মৃত্যু/ক্ষয়/পুনরায় বৃদ্ধি, কার্বন চক্র এবং মাটির স্বাস্থ্য) কারণ তারা উদ্ভিদের টিস্যুকে দ্রুত পচতে দেয়, যার ফলে জীবনের নতুন প্রজন্মের দ্বারা পুনরায় ব্যবহারের জন্য পদার্থটি মুক্ত হয়। বিভিন্ন শিল্পের জন্যও এল. এম. ই অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। শিল্প প্রয়োগ লিগনিন-সংশোধনকারী উৎসেচকগুলি গত এক দশক ধরে কাগজ এবং সজ্জা শিল্পে সক্রিয়ভাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে। এগুলি শিল্পে ডিটক্সিফাইং এবং ডিকোলারাইজিং উভয় বৈশিষ্ট্যের সন্ধান পাওয়ার পরেই ব্যবহার করা হয়েছিল; যে বৈশিষ্ট্যগুলি অনুসরণ করার জন্য পাল্প শিল্প বার্ষিক 100 মিলিয়ন মার্কিন ডলারের বেশি ব্যয় করে। যদিও এই উৎসেচকগুলি গত দশ বছর ধরে শিল্পে প্রয়োগ করা হয়েছে, সর্বোত্তম এবং শক্তিশালী গাঁজন প্রক্রিয়া প্রতিষ্ঠিত হয়নি। সক্রিয় গবেষণার একটি ক্ষেত্র রয়েছে কারণ বিজ্ঞানীরা বিশ্বাস করেন যে এই উৎসেচকগুলির জন্য সর্বোত্তম অবস্থার অভাব শিল্পের শোষণকে সীমাবদ্ধ করছে। কাগজ এবং সজ্জা শিল্পের একটি সাধারণ বর্জ্য পণ্য লিগনিন ভেঙে ফেলার কারণে লিগনিন-সংশোধনকারী উৎসেচকগুলি শিল্পকে উপকৃত করে। এই এনজাইমগুলি পপলার পরিশোধন করতে ব্যবহার করা হয়েছে কারণ লিগনিন চিকিত্সা করা পপলারের এনজাইম্যাটিক হাইড্রোলাইসিসকে বাধা দেয় এবং লিগনিন-সংশোধনকারী এনজাইমগুলি দক্ষতার সাথে লিগনিনকে হ্রাস করতে পারে এইভাবে এই সমস্যাটি সমাধান করে। লিগনিন সংশোধনকারী উৎসেচকের আরেকটি ব্যবহার হল উদ্ভিদ জৈববস্তুপুঞ্জ ব্যবহারের অনুকূলকরণ। ঐতিহাসিকভাবে, উদ্ভিদ জৈববস্তুপুঞ্জ ব্যবহারের একটি ছোট অংশ প্রকৃতপক্ষে সজ্জা উৎস থেকে বের করা যেতে পারে এবং বেশিরভাগ উদ্ভিদ বর্জ্য পণ্য হিসাবে অবশিষ্ট থাকে। লিগনিনের কারণে, উদ্ভিদের বর্জ্য অবক্ষয়ের দিকে তুলনামূলকভাবে নিষ্ক্রিয় এবং বর্জ্য পণ্যগুলির বড় সংগ্রহের কারণ হয়। এল. এম. ই কার্যকরভাবে এটিকে অন্যান্য সুগন্ধি যৌগে বিভক্ত করতে পারে। প্রাথমিকভাবে বর্জ্য বর্জ্য ব্লিচ করার জন্য এল. এম. ই ব্যবহার করা হত। এখন বেশ কয়েকটি পেটেন্ট প্রক্রিয়া রয়েছে যা পাল্প ব্লিচিংয়ের জন্য এই এনজাইমগুলি ব্যবহার করে, যার মধ্যে অনেকগুলি এখনও বিকাশের অধীনে রয়েছে। পরিবেশ শিল্পের জেনোবায়োটিক যৌগগুলির অবক্ষয়ের জন্য এল. এম. ই ব্যবহার করার আগ্রহ রয়েছে। এল. এম. ই দ্বারা ভেষজনাশকের ডিটক্সিফিকেশন নিয়ে সক্রিয় গবেষণা রয়েছে। ট্রামেটস ভার্সিকোলার কার্যকরভাবে গ্লাইফোসেট ইন ভিট্রোকে অবনমিত করেছে। ব্যাকটেরিয়াল লিগনিন-পরিবর্তনকারী উৎসেচক যদিও ছত্রাকের এল. এম. ই বোঝার জন্য অনেক গবেষণা করা হয়েছে, তবে সম্প্রতি ব্যাকটেরিয়ায় এই উৎসেচকগুলির বৈশিষ্ট্যের উপর আরও বেশি মনোযোগ দেওয়া হয়েছে। ছত্রাক এবং ব্যাকটেরিয়া উভয়ের প্রধান এল. এম. ই হল পারঅক্সিডেস এবং ল্যাকসেস। যদিও ব্যাকটেরিয়ায় সবচেয়ে সাধারণ ছত্রাকের পারঅক্সিডেস (লিগনিন পারঅক্সিডেস, ম্যাঙ্গানিজ পারঅক্সিডেস এবং বহুমুখী পারঅক্সিডেস)-এর সমরূপতার অভাব রয়েছে, তবুও অনেকে ডাই ডিকোলোরাইজিং পারঅক্সিডেস (ডি. আই. পি-টাইপ পারঅক্সিডেস) তৈরি করে। বিভিন্ন শ্রেণীর ব্যাকটেরিয়া ডি. আই. পি পারঅক্সিডেস প্রকাশ করে, যার মধ্যে রয়েছে গামাপ্রোটোব্যাকটেরিয়া, ব্যাসিলোটা এবং অ্যাক্টিনোমাইসেটোটা। পেরোক্সিডেস হাইড্রোজেন পারক্সাইড ব্যবহার করে জারণের মাধ্যমে লিগনিনকে ডিপোলিমারাইজ করে। এখনও পর্যন্ত অধ্যয়ন করা ব্যাকটেরিয়াল ডি. আই. পি-টাইপ পারঅক্সিডেসের তুলনায় ফাঙ্গাল পারঅক্সিডেসের জারণ ক্ষমতা বেশি এবং এগুলি আরও জটিল লিগনিন কাঠামোকে অবনমিত করতে সক্ষম। ডি. আই. পি-টাইপ পারঅক্সিডেসগুলি কৃত্রিম রঞ্জক, মনোফেনোলিক যৌগ, লিগনিন-উদ্ভূত যৌগ এবং অ্যালকোহল সহ প্রচুর পরিমাণে স্তরের উপর কাজ করতে দেখা গেছে। ল্যাকসেস, যা মাল্টিকপার অক্সিডেস, ব্যাকটেরিয়া এবং ছত্রাক উভয় ক্ষেত্রেই পাওয়া এনজাইমের আরেকটি শ্রেণী যার উল্লেখযোগ্য লিগনিন-অবক্ষয়কারী বৈশিষ্ট্য রয়েছে। ল্যাকেসগুলি অক্সিজেন ব্যবহার করে জারণের মাধ্যমে লিগনিনকে ক্ষয় করে। ব্যাসিলাস সাবটিলিস, ক্যালোব্যাক্টর ক্রেসেন্টাস, এসচেরিকিয়া কোলাই এবং মাইকোব্যাকটেরিয়াম টিউবারকুলোসাম সহ ব্যাকটেরিয়া প্রজাতির মধ্যেও ল্যাকেসগুলি ব্যাপকভাবে বিতরণ করা হয়। ডি. আই. পি-টাইপ পারঅক্সিডেসের মতো, ব্যাকটেরিয়াল ল্যাকেসগুলির একটি বিস্তৃত স্তর পরিসীমা রয়েছে। ছত্রাকের তুলনায় ব্যাকটেরিয়াল জিনোম এবং জিন অভিব্যক্তির হেরফেরের বৃহত্তর স্বাচ্ছন্দ্যের কারণে শিল্প প্রয়োগ, জৈবপ্রযুক্তি এবং জৈব চিকিত্সার জন্য ব্যাকটেরিয়াল ল্যাকেস এবং ডি. আই. পি পারঅক্সিডেস ব্যবহার করার আগ্রহ রয়েছে। এই ধরনের এনজাইমগুলির জন্য বিস্তৃত স্তরগুলি তাদের ব্যবহার করা যেতে পারে এমন প্রক্রিয়াগুলির পরিসীমাও বাড়ায়। এই প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে রয়েছে পাল্প প্রসেসিং, টেক্সটাইল ডাই পরিবর্তন, বর্জ্য জলের দূষণমুক্তকরণ এবং ফার্মাসিউটিক্যাল বিল্ডিং ব্লকের উৎপাদন। উপরন্তু, ব্যাকটেরিয়াল ল্যাকেসগুলি ছত্রাকের ল্যাকেসগুলির তুলনায় উচ্চ তাপমাত্রা, ক্ষারতা এবং লবণের ঘনত্বে কাজ করে, যা তাদের শিল্প ব্যবহারের জন্য আরও উপযুক্ত করে তোলে। ইন্ট্রাসেলুলার এবং এক্সট্রাসেলুলার ব্যাকটেরিয়াল ডি. আই. পি-টাইপ পারঅক্সিডেস এবং ল্যাকেস উভয়ই চিহ্নিত করা হয়েছে, যা পরামর্শ দেয় যে কিছু ইন্ট্রাসেলুলার এনজাইম হিসাবে ব্যবহৃত হয় এবং অন্যগুলি পরিবেশে যৌগগুলিকে হ্রাস করার জন্য নিঃসৃত হয়। যাইহোক, ব্যাকটেরিয়া শারীরবৃত্তীয় এবং তাদের প্রাকৃতিক শারীরবৃত্তীয় স্তরগুলিতে তাদের ভূমিকা এখনও বিস্তারিত নয়। আরও তথ্যসূত্র দেখুন চিটিনেজ এনজাইম