Lignin-modifying enzyme
لگنن میں ترمیم کرنے والے انزائم (ایل ایم ای) مختلف قسم کے انزائم ہیں جو فنگی اور بیکٹیریا کے ذریعہ تیار ہوتے ہیں جو لگنن کے ٹوٹنے کو متحرک کرتے ہیں، جو عام طور پر پودوں کی خلیوں کی دیواروں میں پایا جانے والا بائیو پولیمر ہے۔ اصطلاحات لگننیز اور لگنسیس ایک ہی طبقے کے پرانے نام ہیں، لیکن نام "لگنن میں ترمیم کرنے والے انزائمز" کو اب ترجیح دی جاتی ہے، یہ دیکھتے ہوئے کہ یہ انزائم ہائیڈرولائٹک نہیں ہیں بلکہ ان کے انزیمیٹک میکانزم کے ذریعہ آکسیڈیٹیو (الیکٹران واپس لینا) ہیں۔ ایل ایم ایز میں پیرو آکسائیڈیز شامل ہیں، جیسے لگنن پیرو آکسائیڈیز ()، مینگنیز پیرو آکسائیڈیز ()، ورسٹائل پیرو آکسائیڈیز ()، اور لیکسیز قسم کے بہت سے فینولو آکسائیڈیز۔ ایل ایم ایز کو سفید سڑنے والی بیسڈیومیسیٹس فنگس کی بہت سی انواع کے ذریعہ تیار کرنے کے لیے جانا جاتا ہے، جن میں شامل ہیں: فینیروچیٹ کریسواسپوریم، سیریپوریوپسس سبورمسپورا، ٹرامیٹس ورسی کلر، فلیبیا ریڈیٹا، پلیوروٹس آسٹریاٹس اور پلیوروٹس ایرنگی۔ ایل ایم ایز نہ صرف لکڑی کے سفید سڑنے والے پھپھوندی سے پیدا ہوتے ہیں بلکہ لیٹر ڈیکمپوزنگ بیسڈیومیسیٹس پھپھوندی جیسے اگاریکس بسپورس (عام بٹن مشروم)، اور بہت سی کوپرنس اور ایگروسیب پرجاتیوں سے بھی پیدا ہوتے ہیں۔ براؤن روٹ فنگس، جو سیلولوز کو خراب کرکے لکڑی کو آباد کرنے کے قابل ہیں، صرف جزوی طور پر لگنن کو خراب کرنے کے قابل ہیں۔ کچھ بیکٹیریا ایل ایم ایز بھی پیدا کرتے ہیں، حالانکہ فنگل ایل ایم ایز لگنن کے انحطاط میں زیادہ موثر ہوتے ہیں۔ خیال کیا جاتا ہے کہ پھپھوندی قدرتی نظاموں میں لگنن کے انحطاط میں سب سے زیادہ اہم معاون ہے۔ ایل ایم ای اور سیلولز ماحولیاتی چکروں کے لیے اہم ہیں (مثال کے طور پر، نشوونما/موت/سڑنا/دوبارہ نشوونما، کاربن سائیکل، اور مٹی کی صحت) کیونکہ وہ پودوں کے بافتوں کو تیزی سے سڑنے دیتے ہیں، اور اس میں موجود مادے کو زندگی کی نئی نسلوں کے دوبارہ استعمال کے لیے چھوڑ دیتے ہیں۔ ایل ایم ایز متعدد مختلف صنعتوں کے لیے بھی اہم ہیں۔ صنعتی ایپلی کیشن لگنن میں ترمیم کرنے والے انزائم گزشتہ دہائی سے کاغذ اور گودا کی صنعت میں فعال طور پر استعمال ہو رہے ہیں۔ ان کا استعمال صنعت میں ڈیٹوکسفائنگ اور ڈی کلرائزنگ دونوں خصوصیات کے بارے میں دریافت ہونے کے فورا بعد کیا گیا تھا۔ ایسی خصوصیات جن کا تعاقب کرنے کے لیے گودا کی صنعت سالانہ 100 ملین امریکی ڈالر سے زیادہ خرچ کرتی ہے۔ اگرچہ ان انزائموں کو گزشتہ دس سالوں سے صنعت پر لاگو کیا گیا ہے، لیکن زیادہ سے زیادہ اور مضبوط خمیر کے عمل قائم نہیں ہوئے ہیں۔ فعال تحقیق کا ایک شعبہ ہے کیونکہ سائنس دانوں کا خیال ہے کہ ان انزائموں کے لیے بہترین حالات کی کمی صنعتی استحصال کو محدود کر رہی ہے۔ لگنن میں ترمیم کرنے والے انزائم صنعت کو فائدہ پہنچاتے ہیں کیونکہ وہ لگنن کو توڑ سکتے ہیں جو کاغذ اور گودا کی صنعت کی ایک عام فضلہ کی پیداوار ہے۔ ان انزائموں کو پوپلر کی اصلاح میں استعمال کیا گیا ہے کیونکہ لگنن علاج شدہ پوپلر کے انزیمیٹک ہائیڈرولیسس کو روکتا ہے اور لگنن میں ترمیم کرنے والے انزائم لگنن کو مؤثر طریقے سے خراب کر سکتے ہیں اس طرح اس مسئلے کو حل کر سکتے ہیں۔ لگنن ترمیم کرنے والے انزائموں کا ایک اور استعمال پلانٹ بائیو ماس کے استعمال کی اصلاح ہے۔ تاریخی طور پر، پودوں کے بائیو ماس کے استعمال کا صرف ایک چھوٹا سا حصہ دراصل گودے کے ذرائع سے نکالا جا سکتا ہے جس سے پودوں کی اکثریت فضلہ کی مصنوعات کے طور پر رہ جاتی ہے۔ لگنن کی وجہ سے پودوں کا فضلہ انحطاط کی طرف نسبتا غیر فعال ہوتا ہے اور فضلہ کی مصنوعات کے بڑے جمع ہونے کا سبب بنتا ہے۔ ایل ایم ایز مؤثر طریقے سے اسے دیگر خوشبودار مرکبات میں توڑ سکتے ہیں۔ ایل ایم ایز کو ابتدائی طور پر فضلہ کے اخراج کی بلیچنگ کے لیے استعمال کیا جاتا تھا۔ اب کئی پیٹنٹ شدہ عمل ہیں جو گودے کی بلیچنگ کے لیے ان انزائموں کا استعمال کرتے ہیں، جن میں سے بہت سے اب بھی زیر ترقی ہیں۔ ماحولیاتی صنعت زینو بائیوٹک مرکبات کے انحطاط کے لیے ایل ایم ایز کے استعمال میں دلچسپی رکھتی ہے۔ ایل ایم ایز کے ذریعے جڑی بوٹیوں کو جراثیم سے پاک کرنے کے بارے میں فعال تحقیق جاری ہے۔ ٹرامیٹس ورسی کلر کو مؤثر طریقے سے گلائیفوسیٹ ان وٹرو کو خراب کرنے کے لیے دکھایا گیا تھا۔ اگرچہ فنگل ایل ایم ایز کو سمجھنے کے لیے بہت زیادہ تحقیق کی گئی ہے، لیکن حال ہی میں بیکٹیریا میں ان انزائموں کی خصوصیت پر زیادہ توجہ دی گئی ہے۔ فنگی اور بیکٹیریا دونوں میں اہم ایل ایم ایز پیرو آکسائیڈیز اور لیکسیس ہیں۔ اگرچہ بیکٹیریا میں سب سے عام فنگل پیرو آکسائیڈیز (لگنن پیرو آکسائیڈیز، مینگنیز پیرو آکسائیڈیز، اور ورسٹائل پیرو آکسائیڈیز) کے لیے ہومولوگس کی کمی ہوتی ہے، لیکن بہت سے ڈائی ڈیکولوریزنگ پیرو آکسائیڈیز (ڈی آئی پی قسم کے پیرو آکسائیڈیز) پیدا کرتے ہیں۔ مختلف کلاسوں کے بیکٹیریا ڈی آئی پی پیرو آکسائیڈیز کا اظہار کرتے ہیں، جن میں گاماپروٹوبیکٹیریا، بیسیلوٹا، اور ایکٹینومیسیٹوٹا شامل ہیں۔ پیرو آکسائیڈس ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ کا استعمال کرتے ہوئے آکسیکرن کے ذریعے لگنن کو ڈی پولیمرائز کرتے ہیں۔ پھپھوندی پیرو آکسائیڈیز میں اب تک زیر مطالعہ بیکٹیریل ڈی آئی پی قسم کے پیرو آکسائیڈیز سے زیادہ آکسیڈائزنگ طاقت ہوتی ہے، اور یہ زیادہ پیچیدہ لگنن ڈھانچوں کو خراب کرنے کے قابل ہوتے ہیں۔ ڈی آئی پی قسم کے پیرو آکسائڈیسس کو سبسٹریٹس کی ایک بڑی رینج پر کام کرنے کے لیے پایا گیا ہے، بشمول مصنوعی رنگ، مونوفینولک مرکبات، لگنن سے ماخوذ مرکبات، اور الکحل۔ لیکسیس، جو ملٹی کاپر آکسیڈیز ہوتے ہیں، انزائموں کی ایک اور کلاس ہیں جو بیکٹیریا اور فنگی دونوں میں پائے جاتے ہیں جن میں لگنن کو خراب کرنے کی نمایاں خصوصیات ہوتی ہیں۔ لیکسیس آکسیجن کا استعمال کرتے ہوئے آکسیکرن کے ذریعے لگنن کو خراب کرتے ہیں۔ لیکسیس بیکٹیریل پرجاتیوں میں بھی بڑے پیمانے پر تقسیم ہیں، جن میں بیسیلس سبٹیلس، کالوبیکٹر کریسنٹس، ایسچریچیا کولی اور مائیکوبیکٹیریم ٹیوبرکولوسم شامل ہیں۔ ڈی آئی پی قسم کے پیرو آکسائڈیس کی طرح، بیکٹیریل لیکسیس میں سبسٹریٹ کی ایک وسیع رینج ہوتی ہے۔ فنگی کے مقابلے میں بیکٹیریل جینوم اور جین کے اظہار میں ہیرا پھیری میں زیادہ آسانی کی وجہ سے صنعتی ایپلی کیشنز، بائیوٹیکنالوجی اور بائیو ریمیڈیشن کے لیے بیکٹیریل لیکسیس اور ڈی آئی پی پیرو آکسائیڈس کے استعمال میں دلچسپی ہے۔ ان قسم کے انزائموں کے لیے سبسٹریٹس کی وسیع رینج بھی ان عملوں کی حد میں اضافہ کرتی ہے جن میں ان کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ان عملوں میں گودا کی پروسیسنگ، ٹیکسٹائل ڈائی میں ترمیم، گندے پانی کی صفائی اور دواسازی کے بلڈنگ بلاکس کی تیاری شامل ہیں۔ مزید برآں، بیکٹیریل لیکسیس فنگل لیکسیس کے مقابلے میں زیادہ درجہ حرارت، الکلینیٹی اور نمک کے ارتکاز پر کام کرتے ہیں، جو انہیں صنعتی استعمال کے لیے زیادہ موزوں بناتے ہیں۔ انٹرا سیلولر اور ایکسٹرا سیلولر بیکٹیریل ڈی آئی پی قسم کے پیرو آکسائیڈس اور لیکسیس دونوں کی نشاندہی کی گئی ہے، جس سے پتہ چلتا ہے کہ کچھ انٹرا سیلولر انزائم کے طور پر استعمال ہوتے ہیں جبکہ دیگر ماحول میں مرکبات کو خراب کرنے کے لیے خفیہ ہوتے ہیں۔ تاہم، بیکٹیریل فزیولوجی اور ان کے قدرتی فزیالوجیکل سبسٹریٹس میں ان کے کردار کی تفصیل ابھی باقی ہے۔ حوالہ جات مزید دیکھیں چٹینیز انزائمز