A szacharáz, más néven szacharáz-izomaltáz komplex egy komplex membrán, enzimatikus aktivitású α-glikozilázzal, amely az integrálok hidrolázok csoportjába tartozik (a glikozidázok és a peptidázok tartalmazzák).
Sok szárazföldi állat, például emlősök, madarak és hüllők bél mikrotilliben található. Különböző bibliográfiai források szerint ezen enzim egyéb elfogadott nevei az oligo-1,6-glükozidáz, α-metil-glükozidáz, izomaltáz és az oligoszacharid α-1,6-glükozidáz.
A szacharáz hatásmechanizmusának grafikus ábrázolása (Forrás: NuFS, San Jose Állami Egyetem, a Wikimedia Commons segítségével)
Ez egy olyan enzim, amelynek aktivitása hasonló a növényekben és mikroorganizmusokban található invertázhoz. Elsődleges funkciója az ételekkel szánt szacharózt alkotó monoszacharidok (glükóz és fruktóz) közötti glikozid-kötés hidrolizálása.
Nagyon fontos emésztési funkcióval rendelkezik, mivel a szacharóz nem szállítható diszacharid formájában a bélsejtekbe, ezért hidrolízise lehetővé teszi alkotó monoszacharidjainak bélben történő felszívódását.
Az állatok bélsejtjeiben a szacharáz-izomaltáz szintézisét és aktivitását számos szinten szabályozzák: transzkripció és transzláció során, glikozilezés során és poszt-transzlációs feldolgozásuk során is.
Ha ezen események bármelyike kudarcot vall, vagy valamilyen típusú mutáció fordul elő az azt kódoló génben, akkor szacharóz-hiány szindróma néven ismert patológiás állapot fordul elő emberben, amely a diszacharidok metabolizálásának képtelenségével függ össze.
jellemzők
Az emlősökben szacharáz szubsztrátként szolgáló diszacharidok általában a nyál- és hasnyálmirigy-α-amiláz enzimek hidrolitikus aktivitásának termékei. Ennek oka az, hogy a szacharáz nem csak a szacharóz glikozidkötéseit hidrolizálja, hanem a maltóz és a maltotrióz α-1,4-kötéseit és más oligoszacharidokat.
Felezési ideje 4 és 16 óra között változik, így a bélsejtek sok energiát fektenek be a szacharáz szintézisének és lebomlási ciklusaiba, hogy aktivitását viszonylag állandó szinten tartsák.
Szintézis
A legtöbb integrált hidroláz enzimhez hasonlóan a szacharáz (szacharáz-izomaltáz vagy SI) egy glikoprotein, amelyet az ecset szélén lévő sejtekben szintetizálnak egy prekurzor polipeptidként, amelyet pro-SI-nek jelölnek.
Ezt a prekurzormolekulát a sejtek apikális felületére szállítják, és ott hasnyálmirigy-proteázokkal enzimatikusan dolgozzák fel, amelyek két különböző alegységre osztják: az izomaltáz alegységre és a szacharáz alegységre.
Az izomaltáz alegység megfelel a pro-SI aminoterminális végének, és N-terminális végén hidrofób szegmens (hidrofób horgony) van. Ez lehetővé teszi, hogy asszociálódjon a bélkefe-szegélyek plazmamembránjával.
Az emberben ezt a komplexet kódoló gén a 3. kromoszóma hosszú karján helyezkedik el, és mivel mindkét alegység között nagy a szekvencia-homológia (több mint 40%), azt feltételezték, hogy ez az enzim genetikai párhuzamos eseményből származik.
Mindkét alegységről, az izomaltázról és a szukrázról, kimutatták, hogy képesek a maltóz és más α-glükopiranozidok hidrolizálására, ami a dimer fontos fehérjévé teszi a szénhidrát emésztésben.
Szerkezet
Az enzim szacharáz, a pro-SI polipeptid kezdeti formája körülbelül 260 kDa és 1827 aminosav. A hasnyálmirigy proteázok proteolitikus aktivitása azonban két alegységből áll: 140 kDa és 120 kDa, ami izomaltázot és szacharázt jelent.
Ez az enzim egy N- és O-glikozilezett szacharid részekkel ellátott glikoprotein, és szekvencia-tanulmányai több mint 19 glikozilációs hely jelenlétét mutatják. A szénhidrát részei a fehérje tömegének több mint 15% -át teszik ki, és lényegében sziálsavból, galaktozaminból, mannózból és N-acetil-glükozaminból állnak.
Mivel a szacharáz-izomaltáz komplex két alegysége nem pontosan ugyanaz, sok szerző úgy véli, hogy ez az enzim valójában heterodimer, ahol minden alegység egy lineáris glikozilezett polipeptid láncból áll, amely nem-kovalens kötések útján kapcsolódik össze.
Az izomaltáz alegységnek 20 aminosavból álló hidrofób szegmense van, amely részt vesz az enterociták (bélsejtek) membránjával való kapcsolatában, és amelyek állandó horgonyt és peptidjelet képviselnek az endoplazmatikus retikulum megcélzásához.
Mindkét alegység, a szacharáz és az izomaltáz aktív helye megtalálható az enterociták plazmamembránjában, kiálló a bél lumenébe.
Jellemzők
Az enzimek, például a szacharáz-izomaltáz fő metabolikus funkciói a glükóz és a fruktóz szacharózból történő előállításához kapcsolódnak. Monoszacharidok, amelyeket a bélsejtekbe szállítanak, és amelyek különböző célokra különféle anyagcsere útvonalakba épülnek be.
A szukaráz-izomaltáz hatásmechanizmusa emlősökben (Forrás: Areid3 a Wikimedia Commons segítségével)
A glükóz, amelyre vonatkoznak specifikus transzporterek, intracellulárisan irányítható például a glikolízis felé, ahol oxidációja energia előállításához vezet ATP formájában, és csökkenti az energiát NADH formájában.
A fruktóz viszont metabolizálható olyan reakciósorozattal is, amely a foszforilációval kezdődik, és fruktóz-1-foszfáttá alakul, és májas fruktokinázzal katalizálja. Ezzel kezdjük ezt a szubsztrátot bevonni az energiatermelés más útjaiba.
Ezenkívül, akárcsak a növényekben lévő invertáz enzimnél, a szacharáz-izomaltáz aktivitásnak fontos következményei vannak a sejtek szempontjából, például az ozmotikus nyomás, amely általában fiziológiai eseményeket, például növekedést, fejlődést, molekulák szállítását és másokat feltételez.
Kapcsolódó betegségek emberekben
Van egy veleszületett autoszómális betegség embernél, amelyet szacharáz-izomaltáz hiánynak vagy CSID-nek (Congenital szukráz-izomaltáz hiány) neveznek, amely ozmotikusan aktív oligo- és diszacharidok emésztésének hiányosságaihoz kapcsolódik.
Ez a betegség számos egyidejű tényezővel függ össze, köztük az enzim pro-SI prekurzor formájának helytelen feldolgozását, genetikai mutációkat, hibákat a szállítás során stb.
Ezt az állapotot nehéz diagnosztizálni, gyakran összekeverve a laktóz intoleranciával. Ezért "szacharóz intolerancia" néven is ismert.
Jellemzője: hasi görcsök, hasmenés, hányás, fejfájás, hipoglikémia kíséretében, növekedés és súlygyarapodás hiánya, szorongás és túlzott gáztermelés.
Irodalom
- Brunner, J., Hauser, H., Braun, H., Wilson, K., Wecker, W., O'Neill, B. és Semenza, G. (1979). Az enzimkomplex szacharáz-izomaltáz asszociációjának módja a bélkefe-határmembránnal. A Journal of Biological Chemistry, 254 (6), 1821–1828.
- Cowell, G., Tranum-Jensen, J., Sjöström, H., és Norén, O. (1986). A pro-szukráz / izomaltáz és a végső forma szacharáz / izomaltáz topológiája és kvaterner szerkezete. Biochemical Journal, 237, 455-461.
- Hauser, H. és Semenza, G. (1983). Szacharáz-izomaltáz: A kefe-határmembrán beépített belső eredetű fehérje. Kritikus áttekintés: Bioch, 14 (4), 319–345.
- Hunziker, W., Spiess, M., Semenza, G., & Lodish, HF (1986). A Sucrase-lsomaltase komplex: A beragadt, belső erejű kefe-határ fehérje elsődleges szerkezete, membrán-orientációja és evolúciója. Cell, 46, 227-234.
- Naim, HY, Roth, J., Sterchi, EE, Lentze, M., Milla, P., Schmitz, J., és Hauril, H. (1988). Szacharáz-izomaltáz hiány az emberekben. J. Clin. Invest. 82, 667-679.
- Rodriguez, IR, Taravel, FR és Whelan, WJ (1984). A bél sertés-szukráz-izomaltáz és külön alegységeinek jellemzése és működése. Eur. J. Biochem. 143, 575-582.
- Schiweck, H., Clarke, M., és Pollach, G. (2012). Cukor. Ullmann ipari kémia enciklopédia című kiadványában (34. kötet, 72. oldal). Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
- Treem, W. (1995). Veleszületett szukráz-izomaltáz hiány. Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition, 21, 1–14.