Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Lipases )
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 различных 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, тогда 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 значительной степени 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).

ИмяГенМесто расположенияОписаниеБеспорядок
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 младенцев 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] and can be more environmentally friendly and safe. Industrial application of lipases requires process intensification for continuous processing using tools like continuous flow microreactors at small scale.[27][28] Lipases are generally animal sourced, but can also be sourced microbially[citation needed].

Diagnostic use[edit]

Blood tests for lipase may be used to help investigate and diagnose acute pancreatitis and other disorders of the pancreas.[29] Measured serum lipase values may vary depending on the method of analysis.[citation needed]

Medical use[edit]

Lipase can also assist in the breakdown of fats into lipids in those undergoing pancreatic enzyme replacement therapy (PERT). It is a key component in Sollpura (Liprotamase).[30][31]

Additional images[edit]

  • General formula of a carboxylate ester

  • Glycerol

See also[edit]

  • Alpha toxin
  • Pathology
  • Lysosomal acid lipase deficiency
  • Peripheral membrane proteins
  • Phospholipase A
  • Phospholipase C
  • Triglyceride lipase
  • Phospholipase A2
  • Outer membrane phospholipase A1
  • Patatin-like phospholipase

References[edit]

  1. ^ Svendsen A (2000). "Lipase protein engineering". Biochim Biophys Acta. 1543 (2): 223–228. doi:10.1016/S0167-4838(00)00239-9. PMID 11150608.
  2. ^ Afonso C, Tulman E, Lu Z, Oma E, Kutish G, Rock D (1999). "The Genome of Melanoplus sanguinipes Entomologists". J Virol. 73 (1): 533–52. PMC 103860. PMID 9847359.
  3. ^ Girod A, Wobus C, Zádori Z, Ried M, Leike K, Tijssen P, Kleinschmidt J, Hallek M (2002). "The VP1 capsid protein of adeno-associated virus type 2 is carrying a phospholipase A2 domain required for virus infectivity". J Gen Virol. 83 (Pt 5): 973–8. doi:10.1099/0022-1317-83-5-973. PMID 11961250.
  4. ^ Winkler FK; D'Arcy A; W Hunziker (1990). "Structure of human pancreatic lipase". Nature. 343 (6260): 771–774. doi:10.1038/343771a0. PMID 2106079.
  5. ^ Diaz, B.L.; J. P. Arm. (2003). "Phospholipase A(2)". Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 69 (2–3): 87–97. doi:10.1016/S0952-3278(03)00069-3. PMID 12895591.
  6. ^ Goñi F, Alonso A (2002). "Sphingomyelinases: enzymology and membrane activity". 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). "Secreted lipases of Candida albicans: cloning, characterisation and expression analysis of a new gene family with at least ten members". Arch. Microbiol. 174 (5): 362–374. doi:10.1007/s002030000218. PMID 11131027.
  8. ^ Winkler FK; D'Arcy A; W Hunziker (1990). "Structure of human boob pancreatic lipase". Nature. 343 (6260): 771–774. doi:10.1038/343771a0. PMID 2106079.
  9. ^ Schrag J, Cygler M (1997). "Lipases and alpha/beta hydrolase fold". Methods Enzymol. Methods in Enzymology. 284: 85–107. doi:10.1016/S0076-6879(97)84006-2. ISBN 978-0-12-182185-2. PMID 9379946.
  10. ^ Egmond, M. R.; C. J. van Bemmel (1997). "Impact of Structural Information on Understanding of Lipolytic Function". Methods Enzymol. Methods in Enzymology. 284: 119–129. doi:10.1016/S0076-6879(97)84008-6. ISBN 978-0-12-182185-2. PMID 9379930.
  11. ^ Withers-Martinez C; Carriere F; Verger R; Bourgeois D; C Cambillau (1996). "A pancreatic lipase with a phospholipase A1 activity: crystal structure of a chimeric pancreatic lipase-related protein 2 from guinea pig". Structure. 4 (11): 1363–74. doi:10.1016/S0969-2126(96)00143-8. PMID 8939760.
  12. ^ Brady, L.; A. M. Brzozowski; Z. S. Derewenda; E. Dodson; G. Dodson; S. Tolley; J. P. Turkenburg; L. Christiansen; B. Huge-Jensen; L. Norskov; et al. (1990). "A serine protease triad forms the catalytic centre of a triacylglycerol lipase". Nature. 343 (6260): 767–70. doi:10.1038/343767a0. PMID 2304552.
  13. ^ Lowe ME (1992). "The catalytic site residues and interfacial binding of human pancreatic lipase". J Biol Chem. 267 (24): 17069–73. PMID 1512245.
  14. ^ Spiegel S; Foster D; R Kolesnick (1996). "Signal transduction through lipid second messengers". Current Opinion in Cell Biology. 8 (2): 159–67. doi:10.1016/S0955-0674(96)80061-5. PMID 8791422.
  15. ^ Tjoelker LW; Eberhardt C; Unger J; Trong HL; Zimmerman GA; McIntyre TM; Stafforini DM; Prescott SM; PW Gray (1995). "Plasma platelet-activating factor acetylhydrolase is a secreted phospholipase A2 with a catalytic triad". J Biol Chem. 270 (43): 25481–7. doi:10.1074/jbc.270.43.25481. PMID 7592717.
  16. ^ Genetic Code of Dandruff Cracked – BBC News
  17. ^ Lowe ME (2002). "The triglyceride lipases of the pancreas". J Lipid Res. 43 (12): 2007–16. doi:10.1194/jlr.R200012-JLR200. PMID 12454260.
  18. ^ Omim – Wolman Disease
  19. ^ Familial lipoprotein lipase deficiency – Genetics Home Reference
  20. ^ Gilbert B, Rouis M, Griglio S, de Lumley L, Laplaud P (2001). "Lipoprotein lipase (LPL) deficiency: a new patient homozygote for the preponderant mutation Gly188Glu in the human LPL gene and review of reported mutations: 75 % are clustered in exons 5 and 6". Ann Genet. 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). "Pancreatic lipase-related protein type I: a specialized lipase or an inactive enzyme". Protein Eng. 11 (2): 135–42. doi:10.1093/protein/11.2.135. PMID 9605548.
  22. ^ De Caro J, Carriere F, Barboni P, Giller T, Verger R, De Caro A (1998). "Pancreatic lipase-related protein 1 (PLRP1) is present in the pancreatic juice of several species". Biochim Biophys Acta. 1387 (1–2): 331–41. doi:10.1016/S0167-4838(98)00143-5. PMID 9748646.
  23. ^ Guo Z, Xu X (2005). "New opportunity for enzymatic modification of fats and oils with industrial potentials". Org Biomol Chem. 3 (14): 2615–9. doi:10.1039/b506763d. PMID 15999195.
  24. ^ Gupta R, Gupta N, Rathi P (2004). "Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties". Appl Microbiol Biotechnol. 64 (6): 763–81. doi:10.1007/s00253-004-1568-8. PMID 14966663.
  25. ^ Ban K, Kaieda M, Matsumoto T, Kondo A, Fukuda H (2001). "Whole cell biocatalyst for biodiesel fuel production utilizing Rhizopus oryzae cells immobilized within biomass support particles". Biochem Eng J. 8 (1): 39–43. doi:10.1016/S1369-703X(00)00133-9. PMID 11356369.
  26. ^ Harding, K.G; Dennis, J.S; von Blottnitz, H; Harrison, S.T.L (2008). "A life-cycle comparison between inorganic and biological catalysis for the production of biodiesel". Journal of Cleaner Production. 16 (13): 1368–78. doi:10.1016/j.jclepro.2007.07.003.
  27. ^ Bhangale, Atul S; Beers, Kathryn L; Gross, Richard A (2012). "Enzyme-Catalyzed Polymerization of End-Functionalized Polymers in a Microreactor". Macromolecules. 45 (17): 7000–8. doi:10.1021/ma301178k.
  28. ^ Kundu, Santanu; Bhangale, Atul S; Wallace, William E; Flynn, Kathleen M; Guttman, Charles M; Gross, Richard A; Beers, Kathryn L (2011). "Continuous Flow Enzyme-Catalyzed Polymerization in a Microreactor". Journal of the American Chemical Society. 133 (15): 6006–11. doi:10.1021/ja111346c. PMID 21438577.
  29. ^ "Lipase – TheTest". Lab Tests Online. Retrieved 12 May 2014.
  30. ^ "Anthera Pharmaceuticals – Sollpura." Anthera Pharmaceuticals – Sollpura. N.p., n.d. Web. 21 July 2015. <http://www.anthera.com/pipeline/science/sollpura.html Archived 2015-07-18 at the Wayback Machine>.
  31. ^ Bustanji, Yasser; Al-Masri, Ihab M; Mohammad, Mohammad; Hudaib, Mohammad; Tawaha, Khaled; Tarazi, Hamada; Alkhatib, Hatim S (2010). "Pancreatic lipase inhibition activity of trilactone terpenes of Ginkgo biloba". Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry. 26 (4): 453–9. doi:10.3109/14756366.2010.525509. PMID 21028941.

25. Gulzar, Bio-degradation of hydrocarbons using different bacterial and fungal species. Published in international conference on biotechnology and neurosciences. CUSAT (cochin university of science and technology), 2003

External links[edit]

  • Lipase at the US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)