Pomanjkanjem saharoza , znan tudi kot pomanjkanjem saharoza-izomaltaze kompleks je kompleksna trak z encimska aktivnost α-glikozilazo ki spada v skupino integralov hidrolaze (glikozidaze in peptidaze sestavljena).
Prisotna je v črevesnih mikrovilih mnogih kopenskih živali, kot so sesalci, ptice in plazilci. Glede na različne bibliografske vire so druga sprejeta imena tega encima oligo-1,6-glukozidaza, α-metil glukozidaza, izomaltaza in oligosaharid α-1,6-glukozidaza.
Grafični prikaz mehanizma delovanja sukare (Vir: NuFS, Državna univerza San Jose prek Wikimedia Commons)
Je encim z aktivnostjo, podobno invertazi, ki jo najdemo v rastlinah in mikroorganizmih. Njegova osnovna funkcija je hidroliza glikozidne vezi med monosaharidi (glukozo in fruktozo), ki sestavljajo saharozo, ki jo zaužijemo s hrano.
Ima zelo pomembne prebavne funkcije, saj saharoze ni mogoče prenašati kot disaharid v črevesne celice, zato njegova hidroliza omogoča črevesno absorpcijo sestavnih monosaharidov.
Sinteza in aktivnost surara-izomaltaze v črevesnih celicah živali je urejena na številnih ravneh: med prepisovanjem in prevajanjem, med glikozilacijo in tudi med njihovo posttralacijsko obdelavo.
Kadar kateri od teh dogodkov ne uspe ali se v genu, ki ga kodira, zgodi kakšna mutacija, se pri ljudeh pojavi patološko stanje, znano kot sindrom pomanjkanja saharoze, ki je povezano z nezmožnostjo presnove disaharidov.
značilnosti
Disaharidi, ki služijo kot substrati za suharozo pri sesalcih, so ponavadi produkt hidrolizne aktivnosti slinavk in pankreasnih encimov α-amilaze. To je zato, ker sukraza ne samo hidrolizira glikozidne vezi saharoze, ampak tudi α-1,4 vezi maltoze in maltotrioze ter drugih oligosaharidov.
Njegova razpolovna doba se giblje med 4 in 16 ur, zato črevesne celice vložijo veliko energije v sintezo in razgradnjo suharaze, da ohranijo svojo aktivnost na relativno konstantnih ravneh.
Sinteza
Kot večina integralnih encimov hidrolaze, je sukraza (suharaza-izomaltaza ali SI) glikoprotein, ki se sintetizira v mejnih celicah krtače kot predhodnik polipeptida, označenega kot pro-SI.
Ta molekula predhodnika se prevaža na apikalni površini celic in tam jo encimsko predelajo proteaze trebušne slinavke, ki jo delijo na dve različni podenoti: izomaltazno podenoto in subrazo sukraraze.
Podomenota izomaltaze ustreza amino terminalnemu koncu pro-SI in ima hidrofobni segment (hidrofobno sidro) na svojem N-končnem koncu. To ji omogoča, da se poveže s plazemsko membrano celic črevesne krtače.
Gen, ki kodira ta kompleks pri ljudeh, se nahaja na dolgi roki kromosoma 3, in glede na veliko homolognost zaporedja med obema podenotama (več kot 40%), se domneva, da je ta encim nastal zaradi dogodka podvajanja genov.
Za obe podenoti, izomaltazo in sukrarozo, se je pokazalo, da sta sposobni hidrolizirati maltozo in druge α-glukopiranozide, zaradi česar je ta dimer pomemben protein pri prebavi ogljikovih hidratov.
Struktura
Začetna oblika encima suharaze, pro-SI polipeptida, je približno 260 kDa in 1827 aminokislin. Vendar proteolitična aktivnost pankreasnih proteaz povzroči dve podenoti 140 kDa oziroma 120 kDa, ki predstavljata izomaltazo in saharozo.
Ta encim je glikoprotein z N- in O-glikoziliranimi saharidnimi deli, njegove študije zaporedja pa razkrivajo prisotnost več kot 19 mest glikozilacije. Količine ogljikovih hidratov predstavljajo več kot 15% teže beljakovin in so v bistvu sestavljene iz sialne kisline, galaktozamina, manoze in N-acetilglukozamina.
Ker obe podenoti kompleksa suharaza-izomaltaza nista povsem enaki, mnogi avtorji menijo, da je ta encim dejansko heterodimer, kjer je vsaka podenota sestavljena iz linearne glikozilirane polipeptidne verige, ki se povezuje prek nekovalentnih vezi.
Podenota izomaltaze ima hidrofobni segment 20 aminokislinskih ostankov, ki sodelujejo pri povezavi z membrano enterocitov (črevesne celice) in predstavljajo trajno sidro in peptidni signal za ciljanje na endoplazemski retikulum.
Aktivno mesto obeh podenot, sukraze in izomaltaze, najdemo v plazemski membrani enterocitov, ki štrlijo v črevesni lumen.
Lastnosti
Glavne presnovne funkcije encimov, kot je sukraza-izomaltaza, so povezane s proizvodnjo glukoze in fruktoze iz saharoze. Monosaharidi, ki se prevažajo v črevesnih celicah in so za različne namene vključeni v različne presnovne poti.
Mehanizem delovanja sukarase-izomaltaze pri sesalcih (Vir: Areid3 prek Wikimedia Commons)
Glukoza, za katero obstajajo specifični prenašalci, se lahko usmeri znotraj celične proti glikolizi, kjer na primer njena oksidacija povzroči proizvodnjo energije v obliki ATP in zmanjšanje moči v obliki NADH.
Fruktozo lahko metaboliziramo tudi z nizom reakcij, ki se začnejo s fosforilacijo v fruktozo 1-fosfat in katalizirajo z jetrno fruktokininozo. S tem se začne vključitev tega substrata na druge poti proizvodnje energije.
Tako kot encim invertaza v rastlinah ima aktivnost suharaza-izomaltaza pomembne posledice na celične vidike, kot je osmotski tlak, ki običajno pogojuje fiziološke dogodke, kot so rast, razvoj, transport molekul in drugo.
Sorodne bolezni pri ljudeh
Pri ljudeh obstaja prirojena avtosomska bolezen, znana kot pomanjkanje suharaze-izomaltaze ali CSID (prirojena pomanjkljivost suraze-izomaltaze), ki je povezana s pomanjkljivostmi v prebavi osmotsko aktivnih oligo- in disaharidov.
Ta bolezen ima povezavo z več sočasnimi dejavniki, med katerimi so bile ugotovljene napačna obdelava encima predhodnika pro-SI, genetske mutacije, napake med prevozom itd.
Ta pogoj je težko diagnosticirati, zato ga pogosto zamenjujemo z laktozno intoleranco. Zato je znana tudi kot "intoleranca za saharozo".
Zanj je značilen razvoj trebušnih krčev, driske, bruhanja, glavobolov, ki jih spremlja hipoglikemija, pomanjkanje rasti in povečanje telesne mase, tesnoba in prekomerna proizvodnja plinov.
Reference
- Brunner, J., Hauser, H., Braun, H., Wilson, K., Wecker, W., O'Neill, B., & Semenza, G. (1979). Način povezave encimske kompleksove sukrase-izomaltaze z mejno membrano črevesne krtače. Časopis za biološko kemijo, 254 (6), 1821–1828.
- Cowell, G., Tranum-Jensen, J., Sjöström, H., & Norén, O. (1986). Topologija in kvartarna struktura pro-sukare / izomaltaze in končne oblike sukraze / izomaltaze. Biochemical Journal, 237, 455–461.
- Hauser, H., & Semenza, G. (1983). Sukrase-izomaltaza: stalna notranja beljakovina mejne ščetke. Kritični pregledi v Biochu, 14 (4), 319–345.
- Hunziker, W., Spiess, M., Semenza, G., & Lodish, HF (1986). Kompleks Sucrase-lsomaltaza: primarna struktura, orientacija na membrano in evolucija beljakovine z notranjimi ščetkami. Celica, 46, 227–234.
- Naim, HY, Roth, J., Sterchi, EE, Lentze, M., Milla, P., Schmitz, J., & Hauril, H. (1988). Pomanjkanje sukrase-izomaltaze pri ljudeh. J. Clin. Naložite. , 82, 667–679.
- Rodriguez, IR, Taravel, FR, & Whelan, WJ (1984). Karakterizacija in delovanje črevesne prašičje suharoze-izomaltaze in njenih ločenih enot. J. Biochem. , 143, 575–582.
- Schiweck, H., Clarke, M., & Pollach, G. (2012). Sladkor. V Ullmannovi Enciklopediji industrijske kemije (letnik 34, str. 72). KGaA Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.
- Treem, W. (1995). Prirojena pomanjkljivost sukrase-izomaltaze. Časopis za otroško gastroenterologijo in prehrano, 21, 1–14.