БЕТА ГАЛАКТОЗИДАЗА: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Бета галактозидазе , β-галактозидазе такође назива β-Д-или галацтохидроласе је ензим припада фамилији хидролаза способних да хидролизом гликозил галактозил остатака различитих типова молекула: полимера, олигосахарида и секундарних метаболита, између осталог.

Раније познат као «лактаза», његова дистрибуција, као и дистрибуција олиго- и полисахарида β-галактозида који служе као његов супстрат, изузетно је широка. Налази се у бактеријама, гљивицама и квасцима; у биљкама је уобичајена у бадемима, бресквама, марелицама и јабукама, а код животиња је присутна у органима попут стомака и црева.

Графички приказ структуре ензима Б-галактозидазе (Извор: Јавахар Сваминатхан и особље МСД-а у Европском институту за биоинформатику путем Викимедиа Цоммонса)

Ензим који се највише проучава је онај Лац-оперона Е. цоли, кодиран геном лацЗ, чије су студије биле кључне за разумевање функционисања генетских оперона и многих регулаторних аспеката истих.

Тренутно припада групи најбоље проучених ензима и његова најпознатија функција је хидролиза гликозидних веза лактозе. Она испуњава основне метаболичке функције у организмима који га изражавају и такође се користи у различите индустријске сврхе.

Индустријске примјене укључују уклањање лактозе из млијечних производа за особе које не подносе лактозу и производњу различитих једињења галактозидата. Такође се користе за побољшање слаткоће, укуса и пробаве многих млечних производа.

карактеристике

Поред галактоидизираних супстрата као што је лактоза, већини познатих β-галактозидаза потребни су двовалентни јони метала, као што су магнезијум и натријум. Ово је доказано открићем места везивања ових метала у њиховој структури.

П-галактозидазе присутне у природи имају широк распон пХ вредности у којима могу деловати. Гљивични ензими дјелују у киселом окружењу (2,5 до 5,4), док квасци и бактеријски ензими дјелују између 6 и 7 пХ јединица.

Бактеријске β-галактозидазе

Бактерије имају велике галактохидролитичке ензиме у поређењу с другим анализираним галактозидазама. У тим организмима исти ензим катализира три врсте ензимских реакција:

- Хидролизује лактозу у своје саставне моносахариде: галактозу и глукозу.

- Катализује трансгалактозилацију лактозе у алолактозу, дисахаридни шећер који учествује у позитивној регулацији експресије гена који припадају Лац оперону, ец.

- Хидролизује алолактозу на сличан начин као и лактоза.

Гљивичне β-галактозидазе

Гљивице поседују ензиме б-галактозидазе осјетљивијих на инхибицију галактозе него ензиме који припадају другим организмима. Међутим, они су термостабилни и делују у киселим распонима пХ.

Метаболизам лактозе посредоване овим ензимима у гљивицама је подељен на изванстаничне и цитосолне, пошто ови организми могу да користе β-галактозидазу за хидролизу лактозе изванстанично и уносе производе у ћелије или могу да преузму дисахарид директно и директно га процесуирају.

Структура

Ензим бактеријске п-галактозидазе је тетрамерни ензим (од четири идентичне подјединице, АД) и сваки од његових мономера има више од 1.000 аминокиселинских остатака, што значи молекулску масу већу од 100 кДа за сваки и више од 400 кДа за сложени протеин.

За разлику од биљака, ензим је знатно мање и обично се може наћи као димер идентичних подјединица.

Домене сваког мономера разликују се бројевима од 1 до 5. Домен 3 има структуру бачве α / β "ТИМ" и има активно место на крају Ц-краја цеви.

Претпоставља се да су активна места ензимског комплекса дељена између мономера, тако да је овај ензим биолошки активан само када је комплексан као тетрамер.

Његово активно место има способност везања на Д-глукозу и Д-галактозу, два моносахарида који чине лактозу. Посебно је специфичан за Д-галактозу, али није толико специфичан за глукозу, па ензим може деловати и на друге галактозиде.

Карактеристике

Код животиња

У цревима људи главна функција овог ензима односи се на апсорпцију лактозе која се уноси у храну, јер се налази на луминалној страни плазма мембране цревних ћелија у облику четкице.

Поред тога, показало се да лизосомски изоформи овог ензима учествују у разградњи многих гликолипида, мукополисахарида и гликопротеина галактосиида, који вишеструко делују у различитим ћелијским путевима.

У биљкама

Биљке поседују ензим β-галактозидазе у лишћу и семенкама. Оне обављају важне функције у катаболизму галактолипида, карактеристичних за алге и биљке уопште.

У тим организмима β-галактозидаза учествује у процесима раста биљака, сазревању плодова, а у вишим биљкама ово је једини познати ензим који је способан да хидролизира остатке галактозила из галакозидованих полисахарида ћелијске стијенке.

У индустрији и истраживању

У прехрамбеној индустрији која се односи на млечне производе, ензим β-галактозидаза користи се да катализује хидролизу лактозе присутне у млечним производима, што је одговорно за многе недостатке повезане са складиштењем тих производа.

Хидролизом овог шећера настоји се избећи таложење честица, кристализација смрзнутих млечних десерта и присуство „песковитих“ текстура у већини комерцијалних деривата млека.

П-галактозидаза која се индустријски користи обично се добија од гљивице Аспергиллус сп., Мада се ензим који производи квасац Клуиверомицес лацтис такође широко користи.

Активност β-галактозидазе, која се у научним терминима преводи као „ферментација лактозе“, рутински се тестира ради идентификације грам негативне Ентеробацтериацеае присутне у различитим типовима узорака.

Поред тога, у медицинском смислу користи се за производњу млечних производа без лактозе и за формулацију таблета које особе које не подносе лактозу користе за варење млека и његових деривата (јогурт, сир, сладолед, путер, крем итд.) .

Користи се као "биосензор" или "биомаркер" за различите сврхе, од имунолошких испитивања и токсиколошке анализе до анализе експресије гена и дијагностиковања патологија захваљујући хемијској имобилизацији овог ензима на посебним носачима.

Референце

1. Хенриссат, Б., и Давиест, Г. (1997). Структурна и секвенцијална класификација гликозидних хидролазе. Цуррент Биологи, 7, 637-644.
2. Хубер, Р. (2001). Бета (Б)-Галактозидаза. Ацадемиц Пресс, 212–214.
3. Хусаин, К. (2010). β Галактозидазе и њихове потенцијалне примјене: преглед. Критички прегледи у биотехнологији, 30, 41–62.
4. Јуерс, ДХ, Маттхевс, БВ и Хубер, РЕ (2012). ЛацЗ Б-галактозидаза: Структура и функција ензима од историјског и молекуларно-биолошког значаја. Научна протеина, 21, 1792-1807.
5. Лее, БИ, Хан, ЈА, Им, ЈС, Морроне, А., Јохунг, К., Гоодвин, Ц.,… Хванг, ЕС (2006). Сенесценција повезана β-галактозидаза је лизосомална П-галактозидаза. Старење ћелија, 5, 187–195.
6. Маттхевс, БВ (2005). Структура Е. цоли β-галактозидазе. ЦР Биологиес, ​​328, 549-556.
7. МцЦартер, ЈД, & Витхерс, СГ (1994). Механизми ензиматске хидролизе гликозида. Тренутно мишљење о структуралној биологији, 4, 885–892.
8. Рицхмонд, М., Греи, Ј. и Стине, Ц. (1981). Бета-галактозидаза: преглед недавних истраживања која се односе на технолошку примену, исхрану и имобилизацију. Ј Даири Сци, 64, 1759–1771.
9. Валленфелс, К., & Веил, Р. (1972). Б-галактозидаза.