Trehalase - Trehalase
| треалаза (гликопротеин мембраны щеточной каймы) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Trehalase [1] | |||||||
| Идентификаторы | |||||||
| Символ | TREH | ||||||
| Ген NCBI | 11181 | ||||||
| HGNC | 12266 | ||||||
| OMIM | 275360 | ||||||
| RefSeq | NM_007180 | ||||||
| UniProt | O43280 | ||||||
| Прочие данные | |||||||
| Номер ЕС | 3.2.1.28 | ||||||
| Locus | Chr. 11 q23.3 | ||||||
| |||||||
В фермент Trehalase это гликозид гидролаза, продуцируемые клетками щеточной каймы тонкой кишки, которая катализирует превращение трегалоза к глюкоза.[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. Есть два типа трегалазы, обнаруженные в Saccharomyces cerevisiae, 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
Одна молекула трегалозы гидролизуется до двух молекул глюкозы ферментом трегалазой. Ферментативный гидролиз трегалозы впервые наблюдался в Aspergillus niger Буркло в 1893 году. Фишер сообщил об этой реакции в С. cerevisiae в 1895 г. С тех пор о ферменте, гидролизующем трегалозу, трегалазе (α, α-трегалоза-1-C-глюкогидролаза, EC 3.2.1.28) сообщалось о многих других организмах, включая растения и животных.[6] Хотя не известно, что трегалоза вырабатывается 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 ферментом треалазой является важным физиологическим процессом для различных организмов, таких как прорастание спор грибов, полет насекомых и возобновление роста покоящихся клеток.[6]
Бактериальная треалаза
Сообщалось, что трегалоза присутствует как запасной углевод в Псевдомонады, Бациллы, Ризобий и в нескольких актиномицеты и могут частично отвечать за их свойства сопротивления. Оптимальное значение pH для большинства ферментов треалазы, выделенных из бактерий, составляет 6,5–7,5. Фермент треалаза Микобактерии смегматис представляет собой мембраносвязанный белок. Периплазматический трехалаза кишечная палочка K12 индуцируется ростом при высоких осмолярность. В гидролиз превращения трегалозы в глюкозу происходит в периплазма, а затем глюкоза транспортируется в бактериальную клетку. Другой цитоплазматический о трехалазе также сообщалось из Кишечная палочка. Ген, кодирующий эту цитоплазматическую треалазу, обладает высокой гомологией с периплазматической треалазой.
Трегалаза в растениях
В царстве растений, хотя о трегалозе сообщалось от нескольких птеридофитов, включая Селагинелла лепидофилла и Ботрихиум лунария; сахар редко встречается в сосудистых растениях и встречается только в созревающих плодах некоторых представителей Apiaceae и в листьях покрытосеменных, устойчивых к высыханию. Myrothamnus flabellifolius. Но фермент треалаза повсеместно присутствует в растениях. 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 треалаза
Сообщалось о двух различных трехгалазах от С. cerevisiae. Один регулируется лагерь -зависимый фосфорилирование и локализуется в цитозоле. Вторая активность треалазы обнаруживается в вакуолях. Оптимум pH цитозольной трегалзы был определен как приблизительно 7,0 и, следовательно, 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 треалаза
Фермент цитозольной треалазы, NT, был очищен и подробно охарактеризован из С. cerevisiae. В неденатурирующих гелях этот ферментный белок имел молекулярную массу 160 кДа, в то время как при электрофорезе в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия (SDS-СТРАНИЦА ) он показал массу 80 кДа. Этот фермент гидролаза специфичен для трегалозы. Сообщается, что км NT составляет 5,7 мм. Ген, ответственный за активность треалазы в С. cerevisiae это NTH1. Этот ген имеет открытую рамку считывания из 2079 пар оснований (п.н.), кодируя 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 неочищенных 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 трегалаза
Установлено, что молекулярная масса AT составляет 218 кДа. гель-фильтрационная хроматография. AT - это 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 дополнительно гликозилируется, давая форму 180 кДа, которая в конечном итоге достигает зрелости в вакуолях, где его молекулярная масса становится около 220 кДа. Не содержащий углеводов белковый фрагмент фермента 41 кДа был получен Эндогликозидаза H обработка очищенного AT, полученного после электрофореза в геле с додецилсульфатом натрия27. AT показал кажущееся Km для трегалозы около 4,7 мМ при pH 4,5. Ген, ответственный за активность AT в С. cerevisiae это ATH1.
Ath1p, то есть AT, необходим для С. cerevisiae использовать внеклеточную трегалозу 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 С. cerevisiae является внеклеточным, и 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 Candida utils Также сообщалось о наличии одной регуляторной и одной нерегулирующей треалазы. Сообщается, 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 отчете C. utils Было продемонстрировано, что штамм не обладает какой-либо детектируемой активностью AT, но содержит только активность NT. Активность AT не была обнаружена в этом штамме, хотя было показано, что этот штамм использует внеклеточную трегалозу в качестве источника углерода.
Рекомендации
- ^ 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 трегалазы в комплексе с мощными ингибиторами». Angewandte Chemie. 46 (22): 4115–9. Дои:10.1002 / anie.200604825. PMID 17455176.
- ^ Myrbäck K, Örtenblad B (1937). "Trehalose und Hefe. II. Trehalasewirkung von Hefepräparaten". Biochem. Z. 291: 61–69.
- ^ Кальф Г.Ф., Ридер С.В. (февраль 1958 г.). «Очищение и свойства трехалазы». Журнал биологической химии. 230 (2): 691–8. PMID 13525386.
- ^ Хере Э.Дж., Савай Т., Брюэр К.Ф., Накано М., Канда Т. (июнь 1982 г.). «Trehalase: стереокомплементарные реакции гидролиза и переноса глюкозила с альфа- и бета-D-глюкозилфторидом». Биохимия. 21 (13): 3090–7. Дои:10.1021 / bi00256a009. PMID 7104311.
- ^ 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 пчелы». Биология, биотехнология и биохимия. 73 (11): 2466–73. Дои:10.1271 / bbb.90447. PMID 19897915. S2CID 22774772.
- ^ а б c Эльбейн А.Д., Пан Ю.Т., Пастушак И., Кэрролл Д. (апрель 2003 г.). «Новое понимание трегалозы: многофункциональной молекулы». Гликобиология. 13 (4): 17R – 27R. Дои:10.1093 / glycob / cwg047. PMID 12626396.
- ^ Пол MJ, Primavesi LF, Jhurreea D, Zhang Y (2008). «Метаболизм трегалозы и передача сигналов». Ежегодный обзор биологии растений. 59: 417–41. Дои:10.1146 / annurev.arplant.59.032607.092945. PMID 18257709.
- ^ Loewus FA, Tanner W, ред. (Декабрь 2012 г.). Углеводы растений I: внутриклеточные углеводы. Берлин: Springer Science & Business Media. п. 274. Дои:10.1007/978-3-642-68275-9_7. ISBN 978-3-642-68277-3.
