นีโอพูลลูลาเนส ( EC 3.2.1.135 , พูลลูลาเนส II ) เป็นเอนไซม์ในกลุ่มอัลฟา-อะไมเลส ที่มี ชื่อทางระบบ ว่า พูลลูแลน 4-D-กลูคาโนไฮโดรเลส (สร้างพาโนส) [ ^{2 ] เอนไซม์}นี้ ทำหน้าที่ เร่งปฏิกิริยาเคมีต่อไปนี้โดยการตัดพันธะอัลฟา-1,4-กลูโคซิดิกของพูลลูแลนเป็นหลัก:

การไฮโดรไลซิสของพูลลูแลนเป็นพาโนส (6-อัลฟา-ดี-กลูโคซิลมอลโทส)

การสลายตัวของพันธะอัลฟา-1,4- และอัลฟา-1,6-กลูโคซิดิกของสารตัวกลางที่ผลิตขึ้นนอกเหนือจากพาโนส จะสร้างพาโนสเพิ่มเติมพร้อมกับมอลโทสและกลูโคสบาง ส่วน ^{[ 2 ]}

นีโอพูลลูลาเนสเป็นไดเมอร์ของหน่วยย่อยโมโนเมอร์ ที่เหมือนกัน โดยแต่ละหน่วยมีสี่โดเมน (N, A, B, C) ที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างสูงกับเอนไซม์ไฮโดรเลสแป้งอื่นๆ ได้แก่ อัลฟา-อะไมเลสพูลลูลาเนสไซโคลมอลโทเดกซ์ทรินกลูแคนท รานสเฟอเรส และเอนไซม์แตกแขนง 1,4-อัลฟา-ดี-กลูแคน (หรือที่รู้จักกันในชื่อเอนไซม์แตกแขนงไกลโคเจน ) ^{[ 3 ]} เช่นเดียวกับเอนไซม์เหล่านี้ แต่ละโมโนเมอร์มีไซต์ที่ใช้งานที่ปลายคาร์บอกซิลภายในTIM barrel (หรือที่รู้จักกันในชื่อ alpha/beta barrel) ซึ่งเป็นโครงสร้างพับโปรตีนอัลฟา/เบตาที่ประกอบด้วยสายเบตาขนานแปดสายที่เชื่อมต่อกันด้วยเกลียวอัลฟาภายนอกแปดเกลียว^{[ 1 ]}

คาดว่าโดเมนโครงสร้างที่อนุรักษ์ไว้นี้จะพบได้ในโปรตีนประมาณ 10% และอาจเชื่อมโยงนีโอพูลลูลาเนสและเอนไซม์ไฮโดรไลซ์แป้งที่คล้ายกันเข้ากับตระกูลเอนไซม์ที่ใหญ่กว่ามากในเชิงวิวัฒนาการ แม้ว่าบรรพบุรุษร่วมกันของโดเมนจะยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่เนื่องจากขาดความคล้ายคลึงกันของลำดับ ที่แน่ชัด ^{[ 4 ]} ในนีโอพูลลูลาเน ส โครงสร้างทรงกระบอกจะอยู่ภายในโดเมน A โดยมีบริเวณออกฤทธิ์คร่อมโดเมน A ของโมโนเมอร์หนึ่งกับโดเมน N ของโมโนเมอร์อีกตัวหนึ่ง ส่งผลให้บริเวณออกฤทธิ์แคบกว่าเอนไซม์อัลฟา-อะไมเลสอื่นๆ ซึ่งไม่เกิดการไดเมอไรเซชัน และน่าจะมีส่วนช่วยให้สามารถไฮโดรไลซ์พันธะกลูโคซิดิกทั้งอัลฟา-1,4- และอัลฟา-1,6- ได้^{[ 5 ]}

การไฮโดรไลซิสของพูลลูแลนเป็นพาโนสถูกเร่งปฏิกิริยาโดย กรด อะมิโน 3 ตัว ภายในบริเวณออกฤทธิ์ของนีโอพูลลูลาเนสที่ตัดพันธะไกลโคไซด์ ได้แก่ กลูตาเมต 1 ตัว และแอสปาร์เทต 2 ตัว ^{[ 6 ]} ออกซิเจนของไกลโคไซด์จะถูกโปรตอนโดยหมู่คาร์บอกซิลของกรดกลูตาเมต (TAA Glu-230) ก่อนผ่านการเร่งปฏิกิริยาด้วยกรดทั่วไป จากนั้นคาร์บอน C1 ของพูลลูแลนจะถูกโจมตีโดยกรดแอสปาร์เทตที่เป็นนิวคลีโอฟิลิก (TAA Asp-206) หมู่ คาร์บอกซิเลตของกรดแอสปาร์เทตตัวที่สอง (TAA Asp-297) จะดีโปรตอนโมเลกุลน้ำที่อยู่ติดกันเพื่อสร้างไอออนไฮดรอกไซด์ซึ่งจะไฮดรอกซิเลชันที่คาร์บอน C1 หรืออีกทางหนึ่ง เป็นไปได้ว่าปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นพร้อมกันโดยออกซิเจนของไกลโคไซด์ที่หลุดออกไปจะถูกโปรตอนเพื่อทำให้เกิดไฮดรอกซิเลชัน

สารตกค้างสามตัวที่รับผิดชอบต่อการเร่งปฏิกิริยาของนีโอพูลลูลาเนสมีอยู่ในเอนไซม์ของตระกูลอัลฟา-อะไมเลสเสมอ^{[ 6 ]} การกลายพันธุ์ของสารตกค้างเหล่านี้ในนีโอพูลลูลาเนสส่งผลให้สูญเสียกิจกรรมของเอนไซม์อย่างสมบูรณ์

ในขณะที่เอนไซม์อัลฟา-อะไมเลสส่วนใหญ่จะตัดพันธะอัลฟา-1,4 ในสารตั้งต้นเท่านั้น นีโอพูลลูลาเนสยังตัดพันธะอัลฟา-1,6 เพิ่มเติมอีกด้วย^{[ 6 ]} นอกเหนือจากความแคบของบริเวณออกฤทธิ์ที่เกิดจากโครงสร้างไดเมอร์ของเอนไซม์แล้ว ฟังก์ชันเพิ่มเติมนี้ยังเชื่อว่าได้รับการอำนวยความสะดวกโดย หมู่ ฮิสติดีน สอง หมู่ (TAA His-122 และ TAA His-296) ที่ทำปฏิกิริยากับ พันธะ ไกลแคนที่จะถูกตัด เนื่องจากฮิสติดีนเหล่านี้มีอยู่ในเอนไซม์อัลฟา-อะไมเลสอื่นๆ จึงเชื่อว่าความแตกต่างในการทำงานเกิดจากความแตกต่างในพลังงานการทำให้เสถียรของสถานะการเปลี่ยนผ่านจากโซ่ข้างของหมู่ที่อยู่ติดกันซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละเอนไซม์

กระบวนการนี้ทำให้เอนไซม์นีโอพูลลูลาเนสสามารถย่อยสลายพูลลูแลนได้หลายขั้นตอน โดยเอนไซม์จะไฮโดรไลซ์พันธะอัลฟา-1,4-กลูโคซิดิกที่ด้านไม่ลดรูปของพันธะอัลฟา-1,6-กลูโคซิดิกในพูลลูแลนอย่างเลือกสรรก่อน ทำให้เกิดพาโนสและสารตัวกลางที่มีพาโนสเป็นองค์ประกอบ จากนั้นพันธะอัลฟา-1,4- และอัลฟา-1,6-กลูโคซิดิกของสารตัวกลางเหล่านี้จะถูกไฮโดรไลซ์อีกครั้งเพื่อสร้างพาโนสเพิ่มเติม พร้อมกับมอลโทสและกลูโคสในปริมาณเล็กน้อย

พูลลูแลนซึ่งผลิตจากแป้งเป็นพอลิแซ็กคาไรด์พอลิเมอร์ที่ประกอบด้วย หน่วย มอลโทไตรโอส ซ้ำๆ กัน มีฤทธิ์ป้องกันการแห้ง ของเซลล์ ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นต่ำ^{[ 7 ]}

การมีเอนไซม์นีโอพูลลูลาเนสช่วยให้เซลล์สามารถนำพูลลูแลนที่ไม่จำเป็นหรือส่วนเกินกลับมาใช้ใหม่ได้ โดยการย่อยสลายให้เป็นพาโนส มอลโทส และกลูโคส ซึ่งสามารถนำกลับมาสร้างเป็นแป้งหรือนำไปใช้ในการผลิตพลังงานได้

แม้ว่าจะยังไม่ได้นำไปใช้ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมใดๆ แต่ก็มีการเสนอวิธีการผลิต น้ำเชื่อม ไอโซมอลโทโอลิโก แซ็กคาไร ด์โดยใช้ เอนไซม์ นีโอพูลลูเลสจากแบคทีเรียสเตีย โรเทอร์โมฟิลัส โดยใช้ประโยชน์จากความสามารถของนีโอพูลลูเลสในการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของพันธะอัลฟา-1-6-กลูโคซิดิกของโอลิโกแซ็กคาไรด์แบบกิ่ง ^{[ 8 ]} แม้ว่าจะใช้เป็นแหล่งของใยอาหารเป็นหลัก แต่น้ำเชื่อมไอโซมอลโทโอลิโกแซ็กคาไรด์ยังใช้เป็นสารให้ความหวานแคลอรี่ต่ำที่สามารถลดการสะสมของคราบจุลินทรีย์ในฟันเมื่อใช้แทนซูโครส^{[ 9 ]}

กระบวนการนี้ง่ายกว่ากระบวนการทางอุตสาหกรรมที่แพร่หลายในปัจจุบัน ซึ่งอาศัยหลายขั้นตอนที่มีเอนไซม์สี่ชนิด (อัลฟา-อะไมเลส, พูลลูลาเนส, เบตา-อะไมเลสและอัลฟา-ดี-กลูโคซิเดส ) และให้ผลผลิตไอโซมอลโทโอลิโกแซ็กคาไรด์จากแป้งเพียง 40% เท่านั้น เมื่อนีโอพูลลูลาเนสที่ตรึงอยู่กับที่ถูกแช่ในสารละลายแป้งที่มีบัฟเฟอร์และบ่ม จะได้สารละลายไอโซมอลโทโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่มีผลผลิตมากกว่า 40% เล็กน้อย เพื่อเพิ่มผลผลิตให้สูงขึ้นเป็นประมาณ 60% ซึ่งถือว่าต่ำมาก เนื่องจากนีโอพูลลูลาเนสไฮโดรไลซ์แป้งได้มีประสิทธิภาพน้อยกว่าพูลลูแนนและโอลิโกแซ็กคาไรด์อื่นๆ อาจเติมอัลฟา-อะไมเลสที่ย่อยสลายแป้งได้จากBacillus subtilisลงในสารละลาย^{[ 8 ]}

• EC 3.2.1.41พูลลูลาเนส
• EC 3.2.1.57ไอโซพูลลูลาเนส

• Neopullulanase ใน หัวข้อทางการ แพทย์ (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา