Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
треалаза (гликопротеин мембраны щеточной каймы)
Trehalase.jpg
Треалаза [1]
Идентификаторы
Условное обозначениеTREH
Ген NCBI11181
HGNC12266
OMIM275360
RefSeqNM_007180
UniProtO43280
Прочие данные
Номер ЕС3.2.1.28
LocusChr. 11 q23,3
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

Фермент Trehalase является гликозид гидролазы , продуцируемый клетками в щеточной каемки тонкой кишки, который катализирует превращение трегалозы в глюкозу . [2] [3] [4] [5] Он встречается у большинства животных.

Невосстанавливающий дисахарид трегалоза (α-D-глюкопиранозил-1,1-α-D-глюкопиранозид) является одним из наиболее важных запасных углеводов и вырабатывается почти всеми формами жизни, кроме млекопитающих. Дисахарид гидролизуется до двух молекул глюкозы ферментом трегалазой. В Saccharomyces cerevisiae обнаружены два типа трегалазы , а именно. нейтральная треалаза (NT) и кислая треалаза (AT) классифицированы в соответствии с их оптимумом pH [4]. NT имеет оптимальный pH 7,0, а AT - 4,5.

Недавно сообщалось, что более 90% общей активности AT в S. cerevisiae является внеклеточной и расщепляет внеклеточную трегалозу до глюкозы в периплазматическом пространстве.

Гидролиз трегалозы [ править ]

Одна молекула трегалозы гидролизуется до двух молекул глюкозы ферментом трегалазой. Ферментативный гидролиз трегалозы впервые наблюдал у Aspergillus niger Буркло в 1893 году. Фишер сообщил об этой реакции у S. cerevisiae в 1895 году. С тех пор фермент, гидролизующий трегалозу, трегалаза (α, α-трегалоза-1-C-глюкогидролаза, EC 3.2. 1.28) сообщалось от многих других организмов, включая растения и животных. [6]Хотя не известно, что трегалоза продуцируется млекопитающими, обнаружено, что фермент трегалоза присутствует в мембране щеточной каймы почек и мембранах ворсинок кишечника. В кишечнике функция этого фермента заключается в гидролизе проглоченной трегалозы. Люди с дефектом кишечной трегалозы страдают диареей, когда они едят продукты с высоким содержанием трегалозы, такие как грибы. [6] Гидролиз трегалозы с помощью фермента треалазы является важным физиологическим процессом для различных организмов, таких как прорастание спор грибов, полет насекомых и возобновление роста покоящихся клеток. [6]

Бактериальная трехалаза [ править ]

Сообщалось, что трегалоза присутствует в качестве запасного углевода в Pseudomonas , Bacillus , Rhizobium и некоторых актиномицетах и может частично отвечать за их свойства устойчивости. Оптимальное значение pH для большинства ферментов треалазы, выделенных из бактерий, составляет 6,5–7,5. Фермент треалаза Mycobacterium smegmatis представляет собой мембранно-связанный белок. Периплазматическая треалаза Escherichia coli K12 индуцируется ростом при высокой осмолярности . Гидролиз трегалозов в глюкозу происходит в периплазме, а затем глюкоза транспортируется в бактериальную клетку. Сообщалось также о другой цитоплазматической треалазе из E. coli . Ген, кодирующий эту цитоплазматическую треалазу, проявляет высокую гомологию с периплазматической треалазой.

Трегалаза в растениях [ править ]

В царстве растений, хотя о трегалозе сообщалось от нескольких птеридофитов, включая Selaginella lepidophylla и Botrychium lunaria ; сахар редко встречается в сосудистых растениях и обнаружен только в созревающих плодах некоторых представителей Apiaceae и в листьях устойчивого к высыханию покрытосеменных Myrothamnus flabellifolius . Но фермент трегалаза присутствует в растениях повсеместно. Вызывает недоумение тот факт, что треалаза присутствует у высших растений, хотя ее субстрат отсутствует. Не было продемонстрировано четкой роли активности треалазы в растениях. Однако трегалоза подавляет синтез своего предшественника, трегалозо-6-фосфата, регулятора метаболизма растений; [7] следовательно, может потребоваться его удаление. [8] Было высказано предположение, что трегалазы могут играть роль в защитных механизмах или фермент может играть роль в деградации трегалозы, полученной из связанных с растениями микроорганизмов.

Грибковая трехалаза [ править ]

Из S. cerevisiae сообщалось о двух различных трехгалазах . Один из них регулируется цАМФ- зависимым фосфорилированием и локализуется в цитозоле. Вторая активность треалазы обнаруживается в вакуолях. Оптимум pH цитозольной трегалзы был определен как приблизительно 7,0 и, таким образом, упоминается как «нейтральная треалаза» (NT); тогда как вакуолярная трегалаза наиболее активна при pH 4,5 и, следовательно, называется «кислой трегалазой» (AT). Эти ферменты кодируются двумя разными генами - NTH1 и ATH1 соответственно.

Нейтральная трехалаза [ править ]

Фермент цитозольная треалаза, NT, был очищен и подробно охарактеризован из S. cerevisiae . В неденатурирующих гелях этот ферментный белок имел молекулярную массу 160 кДа, тогда как при электрофорезе в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия ( SDS-PAGE ) он показал массу 80 кДа. Этот фермент гидролаза специфичен для трегалозы. Сообщается, что км NT составляет 5,7 мм. Ген, ответственный за активность треалазы у S. cerevisiae, - это NTH1. Этот ген имеет открытую рамку считывания из 2079 пар оснований (п.о.), кодирующую белок из 693 аминокислот, что соответствует молекулярной массе 79569 Да.

Активность NT регулируется фосфорилированием-дефосфорилированием белков. Фосфорилирование цАМФ-зависимой протеинкиназой активирует NT. Дефосфорилирование очищенного фосфорилированного фермента щелочной фосфатазой вызвало почти полную инактивацию активности фермента; но восстановление активности фермента можно было наблюдать по рефосфорилированию при инкубации с АТФ и протеинкиназой. Активность NT в сырых экстрактах усиливается поликатионами, тогда как активность очищенных фосфорилированных NT ими ингибируется. Было обнаружено, что активация сырых экстрактов происходит из-за удаления полифосфатов, оба из которых ингибируют активность NT.

Кислая треалаза [ править ]

Молекулярная масса AT составила 218 кДа с помощью гель-фильтрационной хроматографии . AT - гликопротеин . Он содержит 86% углеводов. Сообщалось, что созревание AT представляет собой поэтапный процесс, начинающийся с не содержащего углеводов белка 41 кДа; эта форма затем подвергается гликозилированию ядра в эндоплазматическом ретикулуме с образованием гликоль-белка 76 кДа. В тельцах Гольджи белок далее гликозилируется, давая форму 180 кДа, которая в конечном итоге достигает зрелости в вакуолях, где его молекулярная масса становится около 220 кДа. Неуглеводный белковый фрагмент фермента 41 кДа был получен с помощью эндогликозидазы Н.обработка очищенного АТ, полученного после электрофореза в геле с додецилсульфатом натрия27. AT демонстрирует кажущуюся Km для трегалозы около 4,7 мМ при pH 4,5. Ген, ответственный за активность AT в S. cerevisiae, - это ATH1.

Сообщалось, что Ath1p, т.е. AT, необходим S. cerevisiae для использования внеклеточной трегалозы в качестве источника углерода16. Мутант дрожжей с делецией ATH1 не мог расти в среде с трегалозой в качестве источника углерода.

Исследователи предположили, что AT перемещается из места своего синтеза в периплазматическое пространство, где он связывает экзогенную трегалозу, чтобы интернализовать ее и гидролизовать в вакуолях. Недавно было показано, что более 90% активности AT в S. cerevisiae является внеклеточной, а гидролиз трегалозы до глюкозы происходит в периплазматическом пространстве. Ранее сообщалось, что сильно гликозилированный белок gp37, который является продуктом гена YGP1, очищается совместно с активностью АТ. Сообщалось также, что активность инвертазы очищается совместно с активностью AT. Считалось, что физической ассоциации AT с этими двумя белками достаточно для секретирования AT посредством путей секреции инвертазы и gp37 в отсутствие какого-либо известного сигнала секреции Ath1p.

В штамме Candida utils также сообщалось об одной регуляторной и одной нерегулирующей треалазе. Сообщалось, что эти два фермента различаются по молекулярной массе, поведению при ионообменной хроматографии и кинетическим свойствам. Регуляторная треалаза оказалась цитоплазматическим ферментом, а нерегулирующий фермент в основном обнаруживался в вакуолях. Но в более позднем сообщении было продемонстрировано, что у штамма C. utils отсутствует какая-либо детектируемая активность АТ, но присутствует только активность NT. Активность AT не была обнаружена в этом штамме, хотя было показано, что этот штамм использует внеклеточную трегалозу в качестве источника углерода.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Гибсон Р.П., Глостер TM, Робертс С., Уоррен Р.А., Сторч де Грасиа I, Гарсия А. и др. (2007). «Молекулярная основа ингибирования треалазы, выявленная структурой треалазы в комплексе с мощными ингибиторами». Angewandte Chemie . 46 (22): 4115–9. DOI : 10.1002 / anie.200604825 . PMID  17455176 .
  2. ^ Myrbäck К, Örtenblad В (1937). "Trehalose und Hefe. II. Trehalasewirkung von Hefepräparaten". Биохим. Z . 291 : 61–69.
  3. ^ Kalf GF, Ридер С.В. (февраль 1958). «Очищение и свойства трехалазы». Журнал биологической химии . 230 (2): 691–8. PMID 13525386 . 
  4. ^ Hehre EJ, Sawai T, Brewer CF, Накано M, Kanda T (июнь 1982 г.). «Треалаза: стереокомплементарные реакции гидролиза и переноса глюкозила с альфа- и бета-D-глюкозилфторидом». Биохимия . 21 (13): 3090–7. DOI : 10.1021 / bi00256a009 . PMID 7104311 . 
  5. ^ Мори Х., Ли Дж. Х., Окуяма М, Нисимото М, Огучи М, Ким Д. и др. (Ноябрь 2009 г.). «Механизм каталитической реакции, основанный на эффектах альфа-вторичного изотопа дейтерия при гидролизе трегалозы трегалазой европейской медоносной пчелы». Биология, биотехнология и биохимия . 73 (11): 2466–73. DOI : 10.1271 / bbb.90447 . PMID 19897915 . S2CID 22774772 .  
  6. ^ a b c Эльбейн А.Д., Пан Ю.Т., Пастушак I, Кэрролл Д. (апрель 2003 г.). «Новые взгляды на трегалозу: многофункциональная молекула» . Гликобиология . 13 (4): 17R – 27R. DOI : 10.1093 / glycob / cwg047 . PMID 12626396 . 
  7. ^ Пол MJ, Primavesi LF, Jhurreea D, Zhang Y (2008). «Метаболизм трегалозы и передача сигналов». Ежегодный обзор биологии растений . 59 : 417–41. DOI : 10.1146 / annurev.arplant.59.032607.092945 . PMID 18257709 . 
  8. ^ Loewus FA, Tanner W, ред. (Декабрь 2012 г.). Углеводы растений I: внутриклеточные углеводы . Берлин: Springer Science & Business Media. п. 274. DOI : 10.1007 / 978-3-642-68275-9_7 . ISBN 978-3-642-68277-3.

См. Также [ править ]

  • Альфа, альфа-трегалаза
  • Lentztrehalose