Alfa-amilase
| α-Amilase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||
| Amilase salivar humana: o ión calcio vese en cor caqui, o ión cloruro en verde. PDB 1SMD | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Número EC | 3.2.1.1 | ||||||||
| Número CAS | 9500-90-2 | ||||||||
| Bases de datos | |||||||||
| IntEnz | vista de IntEnz | ||||||||
| BRENDA | entrada de BRENDA | ||||||||
| ExPASy | vista de NiceZyme | ||||||||
| KEGG | entrada de KEGG | ||||||||
| MetaCyc | vía metabólica | ||||||||
| PRIAM | perfil | ||||||||
| Estruturas PDB | RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum | ||||||||
| |||||||||
| Dominio catalítico GH13 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Ciclodextrina glucanotransferase (e.c.2.4.1.19) (cgtase) | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Alfa-amilase | ||||||||
| Pfam | PF00128 | ||||||||
| Pfam clan | CL0058 | ||||||||
| InterPro | IPR006047 | ||||||||
| SCOPe | 1ppi / SUPFAM | ||||||||
| OPM superfamily | 117 | ||||||||
| OPM protein | 1wza | ||||||||
| CAZy | GH13 | ||||||||
| CDD | cd11338 | ||||||||
| |||||||||
| Dominio en folla beta C-terminal da alfa-amilase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Estrutura cristalina do mutante inactivo d180a do isocima 1 (amy1) da alfa-amilase de cebada en complexo con maltoheptaosa | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Alpha-amyl_C2 | ||||||||
| Pfam | PF07821 | ||||||||
| InterPro | IPR012850 | ||||||||
| |||||||||
| Dominio todo-beta C-terminal da alfa-amilase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 complexo de maltotriosa de mutante de ciclodextrina glicosiltransferase precondicionado | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Alpha-amylase_C | ||||||||
| Pfam | PF02806 | ||||||||
| Pfam clan | CL0369 | ||||||||
| InterPro | IPR006048 | ||||||||
| SCOPe | 1ppi / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
A α-amilase (alfa-amilase, EC 3.2.1.1; nome sistemático 4-α-D-glucano glucanohidrolase) é un encima que hidroliza enlaces glicosídicos α de polisacáridos grandes con enlaces α, como o amidón e o glicóxeno, rendendo polisacáridos de cadeas máis curtas, dextrinas e maltosa, segundo o seguinte proceso bioquímico:[2]
- Endohidrólise de enlaces glicosídicos (1→4)-α-D en polisacáridos que conteñen tres ou máis unidades de D-glicosa con enlaces (1→4)-α
É a principal forma de amilase que se encontra en humanos e outros mamíferos.[3] Tamén está presente en sementes que conteñen amidón como reserva alimenticia e segrégana moitos fungos. É un membro da familia da glicosa hidrolase 13.
Na bioloxía humana
[editar | editar a fonte]Aínda que se encontra en moitos tecidos humanos, a amilase é máis abundante no zume pancreático e na saliva, cada un dos cales ten a súa propia isoforma de α-amilase humana. Compórtanse de maneira diferente no isoelectroenfoque e poden separarse en tests utilizando anticorpos monoclonais específicos. En humanos, todas as isoformas da amilase están ligadas ao cromosoma 1 locus p21 (ver AMY1A, por exemplo).
Amilase salivar (ptialina)
[editar | editar a fonte]A amilase atópase na saliva e degrada o amidón en maltosa e dextrina. Esta forma de amilase chámase tamén "ptialina", tal como a denominou o químico Jöns Jacob Berzelius. Este nome deriva da palabra grega πτυω ('eu cuspo'), porque a substancia se obtivera da saliva.[4] Rompe as grandes moléculas insolubles de amidón en amidóns máis pequenos e solubles (amilodextrina, eritrodextrina e acrodextrina) producindo sucesivamente amidóns de menor tamaño e finalmente moléculas do disacárido maltosa. A ptialina actúa sobre os enlaces glicosídicos liñais α(1,4), pero para unha hidrólise completa cómpre un encima que actúe tamén sobre os produtos con ramificacións. A amilase salivar inactívase no estómago polo ácido gástrico (HCl). No zume gástrico axustado a pH 3,3, a ptialina queda totalmente inactivada en 20 minutos a 37 °C. En comparaciónn, o 50 % da actividade da amilase persiste despois de 150 minutos de exposición a zume gástrico a pH 4,3.[5] Tanto o amidón (o substrato da ptialina), coma o produto (cadeas curtas de glicosa) poden protexer parcialmente este encima da inactivación polo ácido gástrico. A ptialina engadida ao tampón a pH 3,0 sofre unha inactivación completa en 120 minutos; porén, a adición de amidón ao 0,1 % ten como resultado que se conserve un 10 % da actividade, e unha adición similar de amidón ao 1,0 % fai que se conserve un 40 % da actividade en 120 minutos.[6]
Condicións óptimas para a ptialina
[editar | editar a fonte]- pH óptimo – 7,0;[7] 5,6-6,9[8]
- Temperatura do corpo humano - 37 graos Celsius[8]
- Presenza de certos anións e activadores:
Variacións xenéticas na amilase salivar humana
[editar | editar a fonte]O xene da amilase salivar experimentou duplicacións durante a evolución, e os estudos de hibridación do ADN indican que moitos individuos teñen múltiples repeticións en tándem deste xene. O número de copias do xene correlaciónase cos niveis de amilase salivar, medidos en ensaios de blots de proteínas utilizando anticorpos para a amilase humana. O número de copias do xene está asociado aparentemente coa exposición no decurso da evolución a dietas ricas en amidón.[9] Por exemplo, un individuo xaponés tiña 14 copias do xene da amilase (un alelo con 10 copias, e un segundo alelo con 4 copias). A dieta xaponesa contén tradicionalmente grandes cantidades de amidón de arroz. En contraste con isto, un individuo do pobo biaka de África portaba só 6 copias (3 copias en cada alelo). Os biaka son cazadores-recolectores da selva que tradicionalmente consumían unha dieta pobre en amidón. Perry e coleagas especularon que o incremento de copias do xene da amilase salivar puido potenciar a supervivencia coincidindo cun cambio de dieta durante a evolución humana.
Amilase pancreática
[editar | editar a fonte]A α-amilase pancreática corta aleatriamente os enlaces glicosídicos α(1-4) da amilosa para render dextrina, maltosa ou maltotriosa. Adopta un mecanismo de desprazamento dobre con retención da configuración anomérica. En humanos, a amilase salivaar evolucionou a partir da amilase pancreática.[9]
En patoloxía
[editar | editar a fonte]O test da amilase é máis fácil de facer que o da lipase, o que fai que sexa o test primario utilizado para detectar a pancreatite. Os laboratorios médicos miden habitualmente a amilase pancreática ou a amilase total. Se se mide só a amilase pancreática, non se notará un incremento coas papeiras ou outras glándulas salivares.
Porén, debido á pequena cantidade presente, o momento cando se toma a mostra de sangue é crítico para esta medición. O sangue debería extraerse pouco despois da aparición de ataques de pancreatite, porque doutro modo se excreta rapidamente polos riles.
A α-amilase salivar utilizouse como biomarcador para o estrés[10][11] e un marcador surrogado da actividade do sistema nervioso simpático[12] que non require unha extracción de sangue.
Interpretación
[editar | editar a fonte]Un incremento dos niveis plasmáticos deste encima obsérvase en:
- Trauma salivar (incluíndo a entubación anestésica).
- Papeiras – debido á inflamación das glándulas salivares.
- Pancreatite – debido a danos nas células que producen amilase.
- Insuficiencia renal – debido a unha redución da excreción.
As lecturas da amilase total dunhas 10 veces por riba do límite superior do valor normal suxiren pancreatite. Resultados de 5 a 10 veces por riba de dito valor poden indicar enfermidade duodenal ou do íleo ou insuficiencia renal, e elevacións menores obsérvanse comunmente en enfermidades da glándula salivar.
Xenes
[editar | editar a fonte]En grans de cereais
[editar | editar a fonte]A actividade de α-amilase en grans de cereais mídese, por exemplo, polo Número de Caída de Hagberg-Perten, un test para avaliar os danos nos brotes,[13] ou o método Phadebas. Utilízase no trigo.[14]
Uso industrial
[editar | editar a fonte]A α-amilase utilízase na produción de etanol para degradar as moléculas de amidón de grans de cereais orixinando azucres fermentables.
O primeiro paso na produción de xarope de millo alto en frutosa é o tratamento do amidón de millo con α-amilase, que corta os longos polímeros de amidón en cadeas máis curtas de oligosacáridos.
Unha α-amilase chamada "Termamyl", obtida de Bacillus licheniformis, tamén se utiliza nalgúns deterxentes, especialmente para lavalouzas e deterxentes que eliminan o amidón.[15]
Posible uso médico
[editar | editar a fonte]A α-amilase mostrou ser eficaz na degradación de biopelículas bacterianas polimicrobianas ao hidrolizar os enlaces glicosídicos α(1→4) dentro dos exopolisacáridos de matriz estruturais da substancia polimérica extracelular.[16][17]
Inhibición de tampón
[editar | editar a fonte]O tampón tris inhibe varias α-amilases bacterianas,[18][19] polo que non se debe usar no tampón tris.
Determinación
[editar | editar a fonte]Disponse de varios métodos para a deteminación dsa actividade da α-amilase, e as diferentes industrias adoitan preferir métodos distintos. O test do ioduro do amidón, un desenvolvemento do test do ioduro, está baseado no cambio de cor, xa que a α-amilase degrada o amidón e é utilizada habitualmente en moitas aplicacións. Un test similar pero producido industrialmente é o test de amilase de Phadebas, que se usa como un test cualitativo e cuantitativo en moitas industrias, como as de deterxentes, de certas fariñas, grans e alimentos de malte e na bioloxia forense.
Na microdeterminación colorimétrica modificada da amilase mídese a dixestión do amidón pola diminución da cor do amidón-ioduro.[20]
Arquitectura do dominio
[editar | editar a fonte]As α-amilases conteñen varios dominios proteicos distintos. O dominio catalítico ten unha estrutura secundaria que consiste nun barril α/β de oito febras que contén o sitio activo, interrompido por un dominio de unión ao calcio de ~70 aminoácidos que fai protrusión entre a febra β 3 e a hélice α 3, e un dominio de barril beta de greca carboxilo-terminal.[21] Varias α-amilases conteñen un dominio a folla β, usualmente no C-terminal. Este dominio está organizado como unha folla β antiparalela de cinco febras.[22][23] Varias α-amilases contén un dominio todo-β, xeralmente no C-terminal.[24]
Notas
[editar | editar a fonte]- ↑ Ramasubbu N, Paloth V, Luo Y, Brayer GD, Levine MJ (maio de 1996). "Structure of human salivary α-amylase at 1.6 Å resolution: implications for its role in the oral cavity". Acta Crystallographica D 52 (Pt 3): 435–46. PMID 15299664. doi:10.1107/S0907444995014119.
- ↑ Kierulf P. "Amylase". Store Medisinske Leksikon. Store Norske Leksikon. Consultado o 24 de xaneiro de 2021.
- ↑ Voet D, Voet JG (2005). Biochimie (2ª ed.). Bruxelles: De Boeck. pp. 1583.
- ↑ J. Berzelius (Ms. Esslinger, trans.), Traité de Chimie (París, Francia: Firmin Didot Frerès, 1833), vol. 7, page 156.
- ↑ Fried M, Abramson S, Meyer JH (outubro de 1987). "Passage of salivary amylase through the stomach in humans". Digestive Diseases and Sciences 32 (10): 1097–103. PMID 3652896. doi:10.1007/bf01300195.
- ↑ Rosenblum JL, Irwin CL, Alpers DH (maio de 1988). "Starch and glucose oligosaccharides protect salivary-type amylase activity at acid pH". The American Journal of Physiology 254 (5 Pt 1): G775–80. PMID 2452576. doi:10.1152/ajpgi.1988.254.5.G775.
- ↑ "Amylase, Alpha – Worthington Enzyme Manual". worthington-biochem.com. Arquivado dende o orixinal o 14 de outubro de 2016.
- ↑ 8,0 8,1 Valls, Cristina; Rojas, Cristina; Pujadas, Gerard; Garcia-Vallve, Santi; Mulero, Miquel (xullo de 2012). "Characterization of the activity and stability of amylase from saliva and detergent: Laboratory practicals for studying the activity and stability of amylase from saliva and various commercial detergents". Biochemistry and Molecular Biology Education (en inglés) 40 (4): 254–265. PMID 22807429. doi:10.1002/bmb.20612. Consultado o 5 de febreiro de 2023.
- ↑ 9,0 9,1 Perry GH, Dominy NJ, Claw KG, Lee AS, Fiegler H, Redon R, Werner J, Villanea FA, Mountain JL, Misra R, Carter NP, Lee C, Stone AC (outubro de 2007). "Diet and the evolution of human amylase gene copy number variation". Nature Genetics 39 (10): 1256–60. PMC 2377015. PMID 17828263. doi:10.1038/ng2123.
- ↑ Noto Y, Sato T, Kudo M, Kurata K, Hirota K (decembro de 2005). "The relationship between salivary biomarkers and state-trait anxiety inventory score under mental arithmetic stress: a pilot study". Anesthesia and Analgesia 101 (6): 1873–6. PMID 16301277. doi:10.1213/01.ANE.0000184196.60838.8D.
- ↑ Granger DA, Kivlighan KT, el-Sheikh M, Gordis EB, Stroud LR (marzo de 2007). "Salivary α-amylase in biobehavioral research: recent developments and applications". Annals of the New York Academy of Sciences 1098 (1): 122–44. Bibcode:2007NYASA1098..122G. PMID 17332070. doi:10.1196/annals.1384.008.
- ↑ Nater UM, Rohleder N (maio de 2009). "Salivary α-amylase as a non-invasive biomarker for the sympathetic nervous system: current state of research". Psychoneuroendocrinology 34 (4): 486–96. PMID 19249160. doi:10.1016/j.psyneuen.2009.01.014.
- ↑ "Falling Number – Introduction". Perten Instruments. 2005. Arquivado dende o orixinal o 9 de setembro de 2009. Consultado o 21 de novembro de 2009.
- ↑ Gatehouse AM, Davison GM, Newell CA, Merryweather A, Hamilton WD, Burgess EP, Gilbert RJ, Gatehouse JA (1997). "Transgenic potato plants with enhanced resistance to the tomato moth, Lacanobia oleracea: growth room trials". Molecular Breeding (Springer Science Business) 3 (1): 49–63. ISSN 1380-3743. doi:10.1023/a:1009600321838.
- ↑ "The use of enzymes in detergents". Faculty of Engineering, Science and the Built Environment, London South Bank University. 20 de decembro de 2004. Arquivado dende o orixinal o 20 de outubro de 2009. Consultado o 21 de novembro de 2009.
- ↑ Fleming D, Rumbaugh KP (abril de 2017). "Approaches to Dispersing Medical Biofilms". Microorganisms 5 (2): 15. PMC 5488086. PMID 28368320. doi:10.3390/microorganisms5020015.
- ↑ Fleming D, Chahin L, Rumbaugh K (febreiro de 2017). "Glycoside Hydrolases Degrade Polymicrobial Bacterial Biofilms in Wounds". Antimicrobial Agents and Chemotherapy 61 (2): AAC.01998–16. PMC 5278739. PMID 27872074. doi:10.1128/AAC.01998-16.
- ↑ Ghalanbor Z, Ghaemi N, Marashi SA, Amanlou M, Habibi-Rezaei M, Khajeh K, Ranjbar B (2008). "Binding of Tris to Bacillus licheniformis alpha-amylase can affect its starch hydrolysis activity". Protein and Peptide Letters 15 (2): 212–4. PMID 18289113. doi:10.2174/092986608783489616.
- ↑ Aghajari N, Feller G, Gerday C, Haser R (marzo de 1998). "Crystal structures of the psychrophilic α-amylase from Alteromonas haloplanctis in its native form and complexed with an inhibitor". Protein Science 7 (3): 564–72. PMC 2143949. PMID 9541387. doi:10.1002/pro.5560070304.
- ↑ Pimstone, Neville R. (1964). "A Study of the Starch-Iodine Complex: A Modified Colourimetric Micro Determination of Amylase in Biological Fluids". Clinical Chemistry (American Association for Clinical Chemistry) 10 (10): 891–906. doi:10.1093/clinchem/10.10.891. Arquivado dende o orixinal o 14 de maio de 2022.
- ↑ Abe A, Yoshida H, Tonozuka T, Sakano Y, Kamitori S (decembro de 2005). "Complexes of Thermoactinomyces vulgaris R-47 alpha-amylase 1 and pullulan model oligossacharides provide new insight into the mechanism for recognizing substrates with α-(1,6) glycosidic linkages". The FEBS Journal 272 (23): 6145–53. PMID 16302977. doi:10.1111/j.1742-4658.2005.05013.x.
- ↑ Kadziola A, Søgaard M, Svensson B, Haser R (abril de 1998). "Molecular structure of a barley alpha-amylase-inhibitor complex: implications for starch binding and catalysis". Journal of Molecular Biology 278 (1): 205–17. PMID 9571044. doi:10.1006/jmbi.1998.1683.
- ↑ Kadziola A, Abe J, Svensson B, Haser R (maio de 1994). "Crystal and molecular structure of barley α-amylase". Journal of Molecular Biology 239 (1): 104–21. PMID 8196040. doi:10.1006/jmbi.1994.1354.
- ↑ Machius M, Wiegand G, Huber R (marzo de 1995). "Crystal structure of calcium-depleted Bacillus licheniformis α-amylase at 2.2 Å resolution". Journal of Molecular Biology 246 (4): 545–59. PMID 7877175. doi:10.1006/jmbi.1994.0106.
Véxase tamén
[editar | editar a fonte]Outros artigos
[editar | editar a fonte]Ligazóns externas
[editar | editar a fonte]- A proteína alfa-amilase
- alpha-Amylase Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.
Este artigo incorpora textos en dominio público procedentes de Pfam e InterPro IPR006047 Este artigo incorpora textos en dominio público procedentes de Pfam e InterPro IPR012850 Este artigo incorpora textos en dominio público procedentes de Pfam e InterPro IPR006048
