Sacharozės , taip pat žinomas kaip sacharazės-izomaltazės komplekso yra sudėtingas membrana su fermento aktyvumas α-gliukozilazę priklausantį Integralų hidrolazių grupės (glikozidazių ir peptidazių sudaro).
Jo yra daugelio sausumos gyvūnų, tokių kaip žinduoliai, paukščiai ir ropliai, žarnyno mikroviduriuose. Remiantis skirtingais bibliografiniais šaltiniais, kiti šio fermento pavadinimai yra oligo-1,6-gliukozidazė, α-metilglikozidazė, izomaltazė ir α-1,6-gliukozidazė oligosacharidas.
Grafinis sacharazės veikimo mechanizmo vaizdas (Šaltinis: „NuFS“, San Chosė valstijos universitetas per „Wikimedia Commons“)
Tai fermentas, kurio veikla panaši į invertazę, randamą augaluose ir mikroorganizmuose. Pagrindinė jo funkcija yra hidrolizuoti glikozidinį ryšį tarp monosacharidų (gliukozės ir fruktozės), kurie sudaro sacharozę, vartojamą su maistu.
Jis atlieka labai svarbias virškinimo funkcijas, nes sacharozė negali būti gabenama kaip disacharidas į žarnyno ląsteles, todėl jos hidrolizė leidžia žarnyne absorbuoti jos sudėtyje esančius monosacharidus.
Gyvūnų žarnyno ląstelėse sacharazės-izomaltazės sintezė ir aktyvumas yra reguliuojami įvairiais lygmenimis: transkripcijos ir transliacijos metu, glikozilinant, taip pat perdirbant juos po transliacijos.
Kai kuris nors iš šių įvykių nepavyksta arba kai jį koduojančiame gene įvyksta tam tikros rūšies mutacijos, žmonėms atsiranda patologinė būklė, vadinama sacharozės trūkumo sindromu, kuri yra susijusi su nesugebėjimu metabolizuoti disacharidų.
charakteristikos
Dizaharidai, kurie yra žinduolių sacharazės substratai, dažniausiai yra seilių ir kasos α-amilazės fermentų hidrolizinio aktyvumo produktas. Taip yra todėl, kad sacharazė ne tik hidrolizuoja sacharozės glikozidinius ryšius, bet ir maltozės, maltotriozės ir kitų oligosacharidų α-1,4 ryšius.
Jo pusinės eliminacijos laikas svyruoja nuo 4 iki 16 valandų, todėl žarnyno ląstelės investuoja daug energijos į sacharazės sintezės ir skilimo ciklus, kad išlaikytų savo aktyvumą santykinai pastoviame lygyje.
Sintezė
Kaip ir dauguma neatsiejamų hidrolazės fermentų, sacharazė (sacharazės izomaltazė arba SI) yra glikoproteinas, sintetinamas šepetėlio kraštuose esančiose ląstelėse kaip pirmtakas polipeptidas, žymimas pro-SI.
Ši pirmtako molekulė yra gabenama į viršūninį ląstelių paviršių ir ten fermentuojama kasos proteazių, kurios padalija ją į du skirtingus subvienetus: izomaltazės subvienetą ir sacharazės subvienetą.
Izomaltazės subvienetas atitinka pro-SI aminorinkalinį galą ir jo N-gale turi hidrofobinį segmentą (hidrofobinį inkarą). Tai leidžia jai susieti su žarnyno šepetėlio kraštų ląstelių membranos plazma.
Genas, koduojantis šį kompleksą žmonėms, yra ant 3 chromosomos ilgosios rankos ir, atsižvelgiant į didelę sekos homologiją tarp abiejų subvienetų (daugiau nei 40%), buvo teigiama, kad šis fermentas atsirado dėl genetinio dubliavimo.
Įrodyta, kad abu subvienetai, izomaltazė ir sacharazė, gali hidrolizuoti maltozę ir kitus α-gliukopiranozidus, todėl šis dimeris yra svarbus baltymas virškinant angliavandenius.
Struktūra
Pradinė fermento sacharazės, pro-SI polipeptido, forma yra maždaug 260 kDa ir 1827 aminorūgštys. Tačiau kasos proteazių proteolitinis aktyvumas sukuria du 140 kDa ir 120 kDa subvienetus, atitinkamai reprezentuojančius izomaltazę ir sacharazę.
Šis fermentas yra glikoproteinas, turintis N- ir O-glikozilintų sacharidų dalis, o jo sekos tyrimai rodo, kad yra daugiau kaip 19 glikozilinimo vietų. Angliavandenių dalys sudaro daugiau kaip 15% baltymo svorio ir jas iš esmės sudaro sialinė rūgštis, galaktozaminas, manozė ir N-acetilgliukozaminas.
Kadangi du sacharazės-izomaltazės komplekso subvienetai nėra visiškai vienodi, daugelis autorių mano, kad šis fermentas iš tikrųjų yra heterodimeras, kur kiekvienas subvienetas susideda iš tiesinės glikozilintos polipeptido grandinės, kuri asocijuojasi per kovalentinius ryšius.
Izomaltazės subvienetas turi 20 aminorūgščių liekanų hidrofobinį segmentą, kuris yra susijęs su jo sujungimu su enterocitų (žarnyno ląstelių) membrana ir yra nuolatinis inkaras ir peptido signalas, nukreipiantis į endoplazminį retikulumą.
Aktyvioji abiejų subvienetų sacharazės ir izomaltazės vieta randama enterocitų plazmos membranoje, išsikišančioje į žarnyno spindį.
funkcijos
Pagrindinės fermentų, tokių kaip sacharazės-izomaltazės, metabolinės funkcijos yra susijusios su gliukozės ir fruktozės gamyba iš sacharozės. Monosacharidai, kurie pernešami į žarnyno ląsteles ir yra sujungiami į skirtingus metabolizmo kelius skirtingais tikslais.
Sukarazės-izomaltazės veikimo mechanizmas žinduoliams (šaltinis: „Areid3“ per „Wikimedia Commons“)
Gliukozė, kuriai yra specifiniai pernešėjai, gali būti nukreipta į ląstelę glikolizės link, pavyzdžiui, kai jos oksidacija lemia energijos gamybą ATP pavidalu ir mažinančią galią NADH pavidalu.
Kita vertus, fruktozė taip pat gali būti metabolizuojama per daugybę reakcijų, pradedant jos fosforilinimu iki fruktozės 1-fosfato, ir katalizuojama kepenų fruktokinazės. Taip prasideda šio substrato įtraukimas į kitus energijos gamybos būdus.
Be to, kaip ir augaluose esantis invertazės fermentas, sacharazės-izomaltazės aktyvumas turi reikšmės ląsteliniams aspektams, tokiems kaip osmosinis slėgis, kuris paprastai sąlygoja fiziologinius įvykius, tokius kaip augimas, vystymasis, molekulių pernešimas ir kiti.
Susijusios žmonių ligos
Žmonėms yra įgimta autosominė liga, vadinama sacharazės-izomaltazės trūkumu arba CSID (įgimtu sacharazės-izomaltazės trūkumu), kuri yra susijusi su osmosiškai aktyvių oligo- ir disacharidų virškinimo trūkumais.
Ši liga susijusi su keliais tuo pat metu vykstančiais veiksniais, tarp kurių buvo nustatytas neteisingas fermento pirmtako-SI formavimas, genetinės mutacijos, klaidos transportavimo metu ir kt.
Šią būklę sunku diagnozuoti, nes ji dažnai painiojama su laktozės netoleravimu. Todėl jis taip pat žinomas kaip „sacharozės netoleravimas“.
Jam būdingas pilvo dieglių išsivystymas, viduriavimas, vėmimas, galvos skausmai, kuriuos lydi hipoglikemija, augimo ir svorio augimo stoka, nerimas ir per didelis dujų išsiskyrimas.
Nuorodos
- Brunner, J., Hauser, H., Braun, H., Wilson, K., Wecker, W., O'Neill, B., & Semenza, G. (1979). Fermento komplekso sacharazės-izomaltazės ir žarnyno šepetėlio kraštinės membranos susiejimo būdas. Biologinės chemijos žurnalas, 254 (6), 1821–1828.
- Cowell, G., Tranum-Jensen, J., Sjöström, H., & Norén, O. (1986). Pro-sacharazės / izomaltazės ir galutinės formos sacharazės / izomaltazės topologija ir ketvirtinė struktūra. Biocheminis žurnalas, 237, 455-461.
- Hauser, H., ir Semenza, G. (1983). Sukrazės izomaltazė: Priklijuotas vidinis šepetėlio kraštų membranos baltymas. Kritinės apžvalgos „Bioch“, 14 (4), 319–345.
- Hunziker, W., Spiess, M., Semenza, G., & Lodish, HF (1986). Sukraso-lsomaltazės kompleksas: pritvirtinto vidinio šepetėlio krašto baltymo pirminė struktūra, membranos orientacija ir raida. Cell, 46, 227-234.
- Naim, HY, Roth, J., Sterchi, EE, Lentze, M., Milla, P., Schmitz, J., & Hauril, H. (1988). Sacharazės ir izomaltazės trūkumas žmonėms. J. Clin. Investuokite. , 82, 667-679.
- Rodriguezas, IR, Taravel, FR ir Whelan, WJ (1984). Žarnyno kiaulės sacharazės-izomaltazės ir jos atskirų subvienetų apibūdinimas ir funkcija. Eur, J. Biochem. , 143, 575-582.
- Schiweck, H., Clarke, M., ir Pollach, G. (2012). Cukrus. Ullmanno pramoninės chemijos enciklopedijoje (34 tomas, p. 72). „Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA“.
- Treem, W. (1995). Įgimtas sacharazės-izomaltazės trūkumas. Vaikų gastroenterologijos ir mitybos žurnalas, 21, 1–14.