Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Компьютерное изображение типа липазы поджелудочной железы (PLRP2) морской свинки. PDB : 1GPL .

Липазы ( / л aɪ р eɪ с / , / - р eɪ г / ) является любой фермент , который катализирует на гидролиз из жиров ( липидов ). [1] Липазы - это подкласс эстераз .

Липазы играют важную роль в пищеварении , транспортировке и переработке пищевых липидов (например, триглицеридов , жиров , масел ) в большинстве, если не во всех, живых организмах . Гены, кодирующие липазы, присутствуют даже в некоторых вирусах . [2] [3]

Большинство липаз действуют в определенном положении на глицериновой основе липидного субстрата (A1, A2 или A3) (тонкий кишечник). Например, липаза поджелудочной железы человека (HPL) [4], которая является основным ферментом, расщепляющим пищевые жиры в пищеварительной системе человека , превращает триглицеридные субстраты, содержащиеся в принимаемых внутрь маслах, в моноглицериды и две жирные кислоты .

В природе существует несколько других типов липазной активности, такие как фосфолипазы [5] и сфингомиелиназы ; [6] однако их обычно лечат отдельно от «обычных» липаз.

Некоторые липазы экспрессируются и секретируются патогенными организмами во время инфекции . В частности, Candida albicans имеет много различных липаз, возможно, отражающих широкую липолитическую активность, которая может способствовать устойчивости и вирулентности C. albicans в тканях человека. [7]

Структура и каталитический механизм [ править ]

В природе встречается разнообразный набор генетически различных ферментов липазы, которые представляют несколько типов белковых складок и каталитических механизмов. Однако большинство из них построены на альфа / бета гидролазной складке [8] [9] [10] [11] и используют химотрипсиноподобный механизм гидролиза с использованием каталитической триады, состоящей из серинового нуклеофила , гистидинового основания и кислотного остатка. , обычно аспарагиновая кислота . [12] [13]

Физиологическое распределение [ править ]

Липазы участвуют в разнообразных биологических процессах, которые варьируются от обычного метаболизма пищевых триглицеридов до передачи сигналов клетками [14] и воспаления . [15] Таким образом, некоторые липазные активности ограничены определенными компартментами внутри клеток, в то время как другие работают во внеклеточных пространствах.

  • В примере с лизосомальной липазой фермент заключен в органелле, называемой лизосомой .
  • Другие ферменты липазы, такие как липазы поджелудочной железы , секретируются во внеклеточные пространства, где они служат для преобразования пищевых липидов в более простые формы, которые легче абсорбируются и транспортируются по телу.
  • Грибы и бактерии могут секретировать липазы для облегчения всасывания питательных веществ из внешней среды (или, в примерах патогенных микробов, для содействия вторжению нового хозяина).
  • Некоторые осы и пчелиные яды содержат фосфолипазы, которые усиливают действие травм и воспалений, вызванных укусом.
  • Поскольку биологические мембраны являются неотъемлемой частью живых клеток и в основном состоят из фосфолипидов , липазы играют важную роль в биологии клетки .
  • Гриб Malassezia globosa , который считается причиной появления перхоти у человека, использует липазу для расщепления кожного сала на олеиновую кислоту и увеличения производства клеток кожи, вызывая перхоть. [16]

Человеческие липазы [ править ]

Основными липазами пищеварительной системы человека являются липаза поджелудочной железы (PL) и белок 2, связанный с липазой поджелудочной железы (PLRP2), которые секретируются поджелудочной железой . У людей также есть несколько связанных ферментов, включая печеночную липазу , эндотелиальную липазу и липопротеинлипазу . Не все эти липазы функционируют в кишечнике (см. Таблицу).

ИмяГенРасположениеОписаниеБеспорядок
липаза, зависимая от желчных солейBSDLподжелудочная железа , грудное молокопомогает в переваривании жиров
панкреатическая липазаPNLIPпищеварительный сокЧтобы проявлять оптимальную ферментативную активность в просвете кишечника, PL требует другого белка, колипазы , который также секретируется поджелудочной железой. [17]
лизосомальная липазаLIPAвнутреннее пространство органеллы : лизосомаТакже называется лизосомальной кислотной липазой (LAL или LIPA) или кислой гидролазой сложного холестерилового эфира.Холестерил- болезнь накопления эфира (ЕЦПЭСРС) и болезнь Wolman оба вызваны мутациями в гене , кодирующем лизосом липазы. [18]
печеночная липазаLIPCэндотелийЛипаза печени действует на оставшиеся липиды, переносимые липопротеинами в крови, для регенерации ЛПНП ( липопротеинов низкой плотности ).-
липопротеинлипазаLPL или "LIPD"эндотелийЛипопротеинлипаза функционирует в крови, воздействуя на триацилглицериды, переносимые ЛПОНП ( липопротеины очень низкой плотности ), так что клетки могут поглощать освобожденные жирные кислоты .Дефицит липопротеинлипазы вызван мутациями в гене, кодирующем липопротеинлипазу . [19] [20]
гормоночувствительная липазаLIPEвнутриклеточный--
желудочная липазаLIPFпищеварительный сокРаботает у младенца при почти нейтральном pH, помогая переваривать липиды-
эндотелиальная липазаLIPGэндотелий--
белок 2, связанный с липазой поджелудочной железыPNLIPRP2 или «PLRP2» -пищеварительный сок--
белок 1, связанный с липазой поджелудочной железыPNLIPRP1 или «PLRP1»пищеварительный сокБелок 1, связанный с панкреатической липазой, очень похож на PLRP2 и PL по аминокислотной последовательности (все три гена, вероятно, возникли в результате дупликации одного предкового гена панкреатической липазы). Однако PLRP1 лишен детектируемой липазной активности, и его функция остается неизвестной, даже несмотря на то, что она законсервирована у других млекопитающих . [21] [22]-
лингвальная липаза?слюнаАктивен при уровне pH желудочного сока. Оптимальный pH составляет около 3,5-6. Выделяется несколькими слюнными железами ( железы Эбнера на задней части языка (lingua), подъязычные и околоушные железы )-

Другие липазы включают LIPH , Lipí , LIPJ , LIPK , Lipm , LIPN , Mgll , DAGLA , DAGLB и CEL .

Также существует разнообразный набор фосфолипаз , но их не всегда классифицируют с другими липазами.

Промышленное использование [ править ]

Липазы играют важную роль в человеческих практиках, столь же древних, как ферментация йогурта и сыра. Однако липазы также используются в качестве дешевых и универсальных катализаторов для разложения липидов в более современных приложениях. Например, биотехнологическая компания выпустила на рынок рекомбинантные ферменты липазы для использования в таких приложениях, как выпечка, стиральные порошки и даже в качестве биокатализаторов [23] в стратегиях альтернативной энергетики для преобразования растительного масла в топливо. [24] [25] Липаза с высокой ферментативной активностью может заменить традиционный катализатор при переработке биодизельного топлива, поскольку этот фермент заменяет химические вещества в процессе, который в остальном является очень энергоемким, [26]и может быть более экологически чистым и безопасным. Промышленное применение липаз требует интенсификации процесса непрерывной обработки с использованием таких инструментов, как микрореакторы непрерывного потока в небольших масштабах. [27] [28] Липазы, как правило, получают из животных, но также могут быть получены из микробов [ необходима цитата ] .

Диагностическое использование [ править ]

Анализы крови на липазу могут использоваться для исследования и диагностики острого панкреатита и других заболеваний поджелудочной железы. [29] Измеренные значения липазы в сыворотке крови могут варьироваться в зависимости от метода анализа. [ необходима цитата ]

Медицинское использование [ править ]

Липаза также может способствовать расщеплению жиров на липиды у тех, кто проходит заместительную терапию ферментами поджелудочной железы (PERT). Это ключевой компонент Sollpura (липротамаза) . [30] [31]

Дополнительные изображения [ править ]

  • Общая формула карбоксилатного эфира

  • Глицерин

См. Также [ править ]

  • Альфа-токсин
  • Патология
  • Дефицит липазы лизосомальной кислоты
  • Белки периферической мембраны
  • Фосфолипаза А
  • Фосфолипаза C
  • Триглицерид липаза
  • Фосфолипаза А2
  • Фосфолипаза А1 внешней мембраны
  • Пататин-подобная фосфолипаза

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Svendsen A (2000). «Липазная белковая инженерия». Biochim Biophys Acta . 1543 (2): 223–228. DOI : 10.1016 / S0167-4838 (00) 00239-9 . PMID  11150608 .
  2. ^ Афонсо C, Tulman E, Lu Z, Oma E, Kutish G, Rock D (1999). «Геном энтомологов Melanoplus sanguinipes» . J Virol . 73 (1): 533–52. PMC 103860 . PMID 9847359 .  
  3. ^ Girod А, Wobus С, Zádori Z, М Рид, Leike К, Р Tijssen, Клейшмидт Дж, Hallek М (2002). «Капсидный белок VP1 аденоассоциированного вируса типа 2 несет домен фосфолипазы А2, необходимый для инфицирования вируса» . J Gen Virol . 83 (Pt 5): 973–8. DOI : 10.1099 / 0022-1317-83-5-973 . PMID 11961250 . 
  4. ^ Винклер Ф.К .; Д'Арси А; В. Ханзикер (1990). «Структура липазы поджелудочной железы человека». Природа . 343 (6260): 771–774. DOI : 10.1038 / 343771a0 . PMID 2106079 . 
  5. ^ Диаз, BL; JP Arm. (2003). «Фосфолипаза А (2)». Простагландины Leukot Essent Fatty Acids . 69 (2–3): 87–97. DOI : 10.1016 / S0952-3278 (03) 00069-3 . PMID 12895591 . 
  6. ^ Гони F, Alonso A (2002). «Сфингомиелиназы: энзимология и мембранная активность» . FEBS Lett . 531 (1): 38–46. DOI : 10.1016 / S0014-5793 (02) 03482-8 . PMID 12401200 . 
  7. ^ Hube B, Stehr F, Bossenz M, Mazur A, Kretschmar M, Schafer W (2000). «Секретированные липазы Candida albicans: клонирование, характеристика и анализ экспрессии нового семейства генов, состоящего не менее чем из десяти членов». Arch. Microbiol . 174 (5): 362–374. DOI : 10.1007 / s002030000218 . PMID 11131027 . 
  8. ^ Винклер Ф.К .; Д'Арси А; В. Ханзикер (1990). «Структура липазы поджелудочной железы грудины человека». Природа . 343 (6260): 771–774. DOI : 10.1038 / 343771a0 . PMID 2106079 . 
  9. ^ Schrag Дж, Cygler М (1997). «Липазы и альфа / бета гидролазная складка ». Методы Энзимол . Методы в энзимологии. 284 : 85–107. DOI : 10.1016 / S0076-6879 (97) 84006-2 . ISBN 978-0-12-182185-2. PMID  9379946 .
  10. ^ Эгмонд, MR; CJ ван Беммель (1997). «Влияние структурной информации на понимание липолитической функции». Методы Энзимол . Методы в энзимологии. 284 : 119–129. DOI : 10.1016 / S0076-6879 (97) 84008-6 . ISBN 978-0-12-182185-2. PMID  9379930 .
  11. ^ Уизерс-Мартинес C; Carriere F; Verger R; Буржуйский Д; К. Камбийо (1996). «Липаза поджелудочной железы с активностью фосфолипазы A1: кристаллическая структура химерного белка 2, связанного с липазой поджелудочной железы, от морской свинки» . Структура . 4 (11): 1363–74. DOI : 10.1016 / S0969-2126 (96) 00143-8 . PMID 8939760 . 
  12. ^ Brady, L .; А. М. Бжозовский; ZS Derewenda; Э. Додсон; Г. Додсон; С. Толли; JP Turkenburg; Л. Кристиансен; Б. Хуге-Йенсен; Л. Норсков; и другие. (1990). «Триада сериновой протеазы образует каталитический центр триацилглицеринлипазы». Природа . 343 (6260): 767–70. DOI : 10.1038 / 343767a0 . PMID 2304552 . 
  13. Перейти ↑ Lowe ME (1992). «Остатки каталитического сайта и межфазное связывание липазы поджелудочной железы человека». J Biol Chem . 267 (24): 17069–73. PMID 1512245 . 
  14. ^ Spiegel S; Фостер D; Р. Колесник (1996). «Передача сигнала через липидные вторичные мессенджеры». Текущее мнение в клеточной биологии . 8 (2): 159–67. DOI : 10.1016 / S0955-0674 (96) 80061-5 . PMID 8791422 . 
  15. ^ Tjoelker LW; Эберхард C; Унгер Дж; Trong HL; Циммерман Г.А.; McIntyre TM; Stafforini DM; Prescott SM; П. У. Грей (1995). «Фактор активации тромбоцитов в плазме - ацетилгидролаза - это секретируемая фосфолипаза А2 с каталитической триадой» . J Biol Chem . 270 (43): 25481–7. DOI : 10.1074 / jbc.270.43.25481 . PMID 7592717 . 
  16. ↑ Генетический код перхоти - Новости BBC
  17. Перейти ↑ Lowe ME (2002). «Триглицеридные липазы поджелудочной железы» . J Lipid Res . 43 (12): 2007–16. DOI : 10,1194 / jlr.R200012-JLR200 . PMID 12454260 . 
  18. ^ OMIM - Wolman болезнь
  19. ^ Семейный дефицит липопротеин липазы - Genetics Home Reference
  20. ^ Гилберта В, Rouis М, Griglio S, де Ламли л, Laplaud Р (2001). «Дефицит липопротеинлипазы (LPL): новая гомозигота пациента по преобладающей мутации Gly188Glu в гене LPL человека и обзор зарегистрированных мутаций: 75% сгруппированы в экзонах 5 и 6». Энн Жене . 44 (1): 25–32. DOI : 10.1016 / S0003-3995 (01) 01037-1 . PMID 11334614 . 
  21. ^ Crenon I, Foglizzo E, Kerfelec B, Verine A, Pignol D, Hermoso J, Bonicel J, Chapus C (1998). «Белок типа I, связанный с липазой поджелудочной железы: специализированная липаза или неактивный фермент» . Protein Eng . 11 (2): 135–42. DOI : 10,1093 / белок / 11.2.135 . PMID 9605548 . 
  22. Перейти ↑ De Caro J, Carriere F, Barboni P, Giller T, Verger R, De Caro A (1998). «Белок 1, связанный с липазой поджелудочной железы (PLRP1), присутствует в соке поджелудочной железы нескольких видов». Biochim Biophys Acta . 1387 (1-2): 331–41. DOI : 10.1016 / S0167-4838 (98) 00143-5 . PMID 9748646 . 
  23. Перейти ↑ Guo Z, Xu X (2005). «Новая возможность ферментативной модификации жиров и масел с промышленным потенциалом». Org Biomol Chem . 3 (14): 2615–9. DOI : 10.1039 / b506763d . PMID 15999195 . 
  24. Перейти ↑ Gupta R, Gupta N, Rathi P (2004). «Бактериальные липазы: обзор производства, очистки и биохимических свойств». Appl Microbiol Biotechnol . 64 (6): 763–81. DOI : 10.1007 / s00253-004-1568-8 . PMID 14966663 . 
  25. ^ Бан К, Каиеда М, Мацумото Т, Кондо А, Н Фукуда (2001). «Цельноклеточный биокатализатор для производства биодизельного топлива с использованием клеток Rhizopus oryzae, иммобилизованных в частицах носителя биомассы». Biochem J Eng . 8 (1): 39–43. DOI : 10.1016 / S1369-703X (00) 00133-9 . PMID 11356369 . 
  26. ^ Harding, KG; Деннис, JS; фон Блотниц, H; Харрисон, STL (2008). «Сравнение жизненного цикла неорганического и биологического катализа для производства биодизеля». Журнал чистого производства . 16 (13): 1368–78. DOI : 10.1016 / j.jclepro.2007.07.003 .
  27. ^ Bhangale Атул S; Пиво, Кэтрин Л; Гросс, Ричард А (2012). «Катализируемая ферментами полимеризация полимеров с концевыми функциональными группами в микрореакторе». Макромолекулы . 45 (17): 7000–8. DOI : 10.1021 / ma301178k .
  28. ^ Кунду, Сантану; Bhangale, Atul S; Уоллес, Уильям Э; Флинн, Кэтлин М; Гутман, Чарльз М; Гросс, Ричард А; Пиво, Кэтрин Л. (2011). «Катализируемая ферментами полимеризация в непрерывном потоке в микрореакторе». Журнал Американского химического общества . 133 (15): 6006–11. DOI : 10.1021 / ja111346c . PMID 21438577 . 
  29. ^ «Липаза - TheTest» . Лабораторные тесты онлайн . Проверено 12 мая 2014 .
  30. ^ "Anthera Pharmaceuticals - Sollpura". Anthera Pharmaceuticals - Sollpura. Np, nd Web. 21 июля 2015 г. < http://www.anthera.com/pipeline/science/sollpura.html Архивировано 18 июля 2015 г.в Wayback Machine >.
  31. ^ Бустанджи, Яссер; Аль-Масри, Ихаб М; Мохаммад, Мохаммад; Худаиб, Мохаммад; Таваха, Халед; Тарази, Хамада; Алхатиб, Хатим С (2010). «Активность ингибирования липазы поджелудочной железы трилактонных терпенов гинкго билоба ». Журнал ингибирования ферментов и медицинской химии . 26 (4): 453–9. DOI : 10.3109 / 14756366.2010.525509 . PMID 21028941 . 

25. Гульзар, Биоразложение углеводородов с использованием различных видов бактерий и грибов. Опубликовано на международной конференции по биотехнологиям и нейробиологии. CUSAT (Кочинский университет науки и технологий), 2003 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • Липаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)