Lactase
| Lactase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||
| Tetrámero de lactase, 'E. coli | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Número EC | 3.2.1.108 | ||||||||
| Número CAS | 9031-11-2 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| Gene Ontology | AmiGO / EGO | ||||||||
| |||||||||
| Glicosilceramidase (Floricina hidrolase) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificadores | |||||||||
| Número EC | 3.2.1.62 | ||||||||
| Número CAS | 9033-10-7 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| Gene Ontology | AmiGO / EGO | ||||||||
| |||||||||
Lactase
| |
| Identificadores | |
| Símbolo | LCT |
| Símbolos alt. | LAC; LPH; LPH1 |
| Entrez | 3938 |
| HUGO | 6530 |
| OMIM | |
| RefSeq | NM_002299 |
| UniProt | P09848 |
| Outros datos | |
| Número EC | 3.2.1.108 |
| Locus | Cr. 2 q21 |
A lactase é un encima que se utiliza para dixerir o azucre lactosa contido no leite, que se produce no aparato dixestivo dos nenos e de parte dos adultos humanos e outros mamíferos. A lactase é esencial para uha completa dixestión do leite, xa que rompe o disacárido lactosa nos seus compoñentes os monosacáridos galactosa e glicosa. A falta do encima lactase pode orixinar a aparición dun cadro de síntomas ao consumir produtos lácteos que se denomina intolerancia á lactosa.[1] A lactase utilízase tamén como un suplemento alimenticio e é engadida ao leite para producir produtos lácteos "libres de lactosa".
A lactase (tamén chamada lactase-floricina hidrolase, ou LPH), forma parte da familia de encimas da β-galactosidase, e é unha glicósido hidrolase que hidroliza a lactosa nos seus compoñentes galactosa e glicosa. A lactase está presente predominantemente no bordo en cepillo formado por microvilli na superficie dos enterocitos que tapizan o intestino delgado.[2] Nos humanos a lactase está codificada no xene LCT do cromosoma 2.[3][4]
Mecanismo
[editar | editar a fonte]A temperatura óptima para o funcionamento da lactase é duns 25 °C.[5] e ten un pH óptimo de 6.[2]
No metabolismo, o enlace β-glicosídico da D-lactosa é hidrolizado para formar D-galactosa e D-glicosa, que poden ser absorbidas no sangue a través das paredes intestinais. A reacción global que cataliza a lactase é:
A lactase tamén cataliza a conversión de floricina a floretina e glicosa.
O mecanismo catalítico da hidrólise da D-lactosa mantén a configuración anomérica dos seus produtos.[6] Aínda que os detalles do mecanismo non se coñecen ben, a retención estereoquímica conséguese por medio dunha dobre reacción de desprazamento. Os estudos feitos coa lactase de E. coli indican que a hidrólise se inicia cando un nucleófilo glutamato do encima ataca desde o lado axial do carbono galactosilo no enlace β-glicosídico.[7] A separación da D-glicosa saínte pode ser facilitada por unha catálise ácida dependente de Mg.[7] O encima libera o residuo α-galactosil por ataque nucleofílico ecuatorial con auga, que produce a D-galactosa.[6]
Estudos sobre a modificación do substrato demostraron que os grupos 3’-OH e 2’-OH do anel de galactopiranosa son esenciais para o recoñecemento encimático e a hidrólise.[8] O grupo 3’-OH está implicado na unión inicial do substrato mentres que o grupo 2’-OH non é necesario para o recoñecemento pero si para os seguintes pasos. Isto demóstrase polo feito de que un análogo 2-desoxi é un inhibidor competitivo efectivo (con Ki = 10mM).[8] A eliminación de grupos hidroxilo específicos no residuo de glicopiranosa non elimina completamente a catálise.[8]
Estrutura e biosíntese
[editar | editar a fonte]A pre-pro-lactase é o primeiro produto traducional do encima lactase (ou LPH) e é un polipéptido simple longo de 1927 aminoácidos.[3] Pode dividirse en cinco dominios: (i) unha secuencia sinal de clivaxe de 19 aminoácidos; (ii) un grande dominio prosecuencia que non está presente na lactase madura; (iii) o segmento da lactase madura; (iv) unha áncora hidrofóbica que abrangue o grosor da membrana; e (v) un curto extremo carboxilo terminal hidrofílico.[3] A secuencia sinal é clivada no retículo endoplasmático, e a resultante pro-LPH de 215 kDa é enviada ao aparato de Golgi, onde será fortemente glicosilada e procesada proteoliticamente para dar a forma madura.[9] O prodominio actúa como unha chaperona intramolecular no retículo endoplasmático, impedindo a clivaxe pola tripsina e permitindo que a LPH adopte a estrutura tridimensional necesaria para ser transportada ao aparato de Golgi.[10]
A lactase humana madura é unha cadea polipeptídica de 160 kDa que se localiza na membrana do bordo en cepillo das células epiteliais intestinais. Está orientada co extremo N-terminal fóra da célula e o C-terminal no citosol.[3] A LPH contén dous sitios catralíticos de ácido glutámico. No encima humano a actividade de lactase está asociada co Glu-1749, mentres que o Glu-1273 é o sitio para a súa función de floricina hidrolase.[11]
Expresión xenética e regulación
[editar | editar a fonte]A lactase está codificada nun locus xenético do cromosoma 2 humano.[12] Exprésase exclusivamente nos enterocitos do intestino delgado de mamíferos e, ademais, en niveis moi baixos no colon durante o desenvolvemnto fetal.[12] Os seres humanos nacen con niveis altos de expresión da lactase. Na maioría da poboación mundial, a transcrición é regulada á baixa despois da desteta, polo que a expresión da lactase diminúe no intestino delgado.[12] En certas persoas a diminución da produción de lactase pode orixinar os síntomas da hipolactasia de tipo adulto ou intolerancia á lactosa.
Algúns segmentos da poboación presentan unha persistencia na expresión da lactase de adultos, o que se cre se debe a unha mutación que ocorreu hai 5.000-10.000 anos e que se estendeu pola poboación, coincidindo co aumento da domesticación do gando vacún.[13] Esta mutación permite que case a metade da poboación mundial poida metabolizar a lactosa sen que se presenten síntomas indesexados. Os estudos ligan a aparición da persistencia da produción de lactase a dous polimorfismos dun só nucleótido de arredor de 14 e 22 kb situados augas arriba do extremo 5' do xene LPH.[14] Ambas as mutacións, consistentes nun cambio C→T na posición -13910 e outro T→ A na posición -22018, foron asociados independentemente á presistencia da lactase.[15]
O promotor da lactase ten unha lonxitude de 150 pares de bases e está localizado augas arriba preto do sitio de iniciación da transcrición.[15] A secuencia está moi conservada nos mamíferos, o que suxire que están situados preto reguladores transcricionais en cis fundamentais.[15] Identificáronse como factores de transcrición os seguintes: Cdx-2, HNF-1α, e GATA.[15] Os estudos sobre o comezo da hipolactasia demostraron que a pesar deses polimorfismos hai pouca diferenza na expresión de lactase nos nenos pequenos, o que indica que esas mutacións se fan cada vez máis relevantes durante o crecemento.[16] Hipotetízase que proteínas de unión ao ADN reguladas polo desenvolvemento regulan á baixa a transcrición ou desestabilizan os transcritos de ARNm, causando un descenso da expresión do encima despois da desteta.[16]
Uso industrial
[editar | editar a fonte]A lactase producida comercialmente pode extraerse de lévedos como Kluyveromyces fragilis e Kluyveromyces lactis e doutros fungos, como Aspergillus niger e Aspergillus oryzae.[17] O seu principal uso comercial é degradar a lactosa do leite para facela axeitada para o seu consumo por persoas con intolerancia á lactosa.[18]
Notas
[editar | editar a fonte]- ↑ Järvelä I, Torniainen S, Kolho KL (2009). "Molecular genetics of human lactase deficiencies". Ann. Med. 41 (8): 568–75. PMID 19639477. doi:10.1080/07853890903121033.
- ↑ 2,0 2,1 Skovbjerg H, Sjöström H, Norén O (1981). "Purification and characterisation of amphiphilic lactase/phlorizin hydrolase from human small intestine". Eur. J. Biochem. 114 (3): 653–61. PMID 6786877. doi:10.1111/j.1432-1033.1981.tb05193.x.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Mantei N, Villa M, Enzler T, Wacker H, Boll W, James P, Hunziker W, Semenza G (1988). "Complete primary structure of human and rabbit lactase-phlorizin hydrolase: implications for biosynthesis, membrane anchoring and evolution of the enzyme". EMBO J. 7 (9): 2705–13. PMC 457059. PMID 2460343.
- ↑ Harvey CB, Fox MF, Jeggo PA, Mantei N, Povey S, Swallow DM (1993). "Regional localization of the lactase-phlorizin hydrolase gene, LCT, to chromosome 2q21". Ann. Hum. Genet. 57 (Pt 3): 179–85. PMID 8257087. doi:10.1111/j.1469-1809.1993.tb01593.x.
- ↑ Hermida C, Corrales G, Cañada FJ, Aragón JJ, Fernández-Mayoralas A (2007). "Optimizing the enzymatic synthesis of beta-D-galactopyranosyl-D-xyloses for their use in the evaluation of lactase activity in vivo". Bioorg. Med. Chem. 15 (14): 4836–40. PMID 17512743. doi:10.1016/j.bmc.2007.04.067.
- ↑ 6,0 6,1 Sinnott M (1990). "Catalytic mechanisms of enzymic glycosyl transfer". Chem. Rev. 90 (7): 1171–1202. doi:10.1021/cr00105a006.
- ↑ 7,0 7,1 Juers D, Heightman T, Vasella A, McCarter J, Mackenzie L, Withers S, Matthews B (2001). "A structural view of the action of Escherichia coli (lacZ) β-galactosidase". Biochemistry 40 (49): 14781–94. PMID 11732897. doi:10.1021/bi011727i.
- ↑ 8,0 8,1 8,2 Fernandez P, Cañada F, Jiménez-Barbero J, Martín-Lomas, M (1995). "Substrate specificity of small-intestinal lactase: Study of the steric effects and hydrogen bonds involved in enzyme-substrate interaction". Carbohydr. Res. 271 (1): 31–42. PMID 7648581. doi:10.1016/0008-6215(95)00034-Q.
- ↑ Naim HY, Sterchi E, Lentze M (1987). "Biosynthesis and maturation of lactase-phlorizin hydrolase in the human small intestinal epithelial cells". Biochem. J. 241 (2): 427–34. PMC 1147578. PMID 3109375.
- ↑ Naim HY, Jacob R, Naim H, Sambrook J, Gething M (1994). "The pro region of human intestinal lactase-phlorizin hydrolase". J. Biol. Chem. 269 (43): 26933–43. PMID 7523415.
- ↑ Zecca L, Mesonero J, Stutz A, Poirée J, Guidicelli J, Cursio R, Gloor S, Semenza G (1998). "Intestinal lactase-phlorizin hydrolase (LPH): the two catalytic sites; the role of the pancreas in pro-LPH maturation". FEBS Lett. 435 (2–3): 225–8. PMID 9762914. doi:10.1016/S0014-5793(98)01076-X.
- ↑ 12,0 12,1 12,2 Troelsen J, Mitchelmore C, Spodsberg N, Jensen A, Norén O, Sjöström H (1997). "Regulation of lactase-phlorizin hydrolase gene expression by the caudal-related homoeodomain protein Cdx-2". Biochem. J. 322 (Pt. 3): 833–838. PMC 1218263. PMID 9148757.
- ↑ Bersaglier T, Sabeti P, Patterson N, Vanderploeg T, Schaffner S, Drake J, Rhodes M, Reich D, Hirschhorn J (2004). "Genetic Signatures of Strong Recent Positive Selection at the Lactase Gene". Am. J. Hum. Gen. 74 (6): 1111–20. PMC 1182075. PMID 15114531. doi:10.1086/421051.
- ↑ Kuokkanen M, Enattah N, Oksanen A, Savilhahtl E, Orpana A, Järvela I (2003). "Transcriptional regulation of the lactase-phlorizin hydrolase gene by polymorphisms associated with adult-type hypolactasia". Gut. 52 (5): 647–52. PMC 1773659. PMID 12692047. doi:10.1136/gut.52.5.647.
- ↑ 15,0 15,1 15,2 15,3 Troelsen J (2005). "Adult-type hypolactasia and regulation of lactase expression". Biochim Biophys Acta. 1723 (1–3): 19–32. PMID 15777735. doi:10.1016/j.bbagen.2005.02.003.
- ↑ 16,0 16,1 Wang Y, Harvey C, Hollox E, Phillips A, Poulter M, Clay P, Walker-Smith J, Swallow D (1998). "The genetically programmed down-regulation of lactase in children". Gastroenterology 114 (6): 1230–6. PMID 9609760. doi:10.1016/S0016-5085(98)70429-9.
- ↑ Seyis I, Aksoz N (2004). "Production of lactase by Trichoderma sp" (PDF). Food Technol Biotechnol 42: 121–124.
- ↑ Tarantino, LM (2003-12-03). "Agency Response Letter GRAS Notice No. GRN 000132". U.S. Food and Drug Administration. Consultado o 2009-09-21.
Véxase tamén
[editar | editar a fonte]Outros artigos
[editar | editar a fonte]Ligazóns externas
[editar | editar a fonte]- A proteína lactase
- E. coli β-galactosidase: PDB - 1JYY
- Uso de lactases na industria láctea
- Evolución recente da tolerancia á lactosa
- Ontoloxía xénica da lactase
| Control de autoridades |
|
|---|
