α-Амилаза
| α-Амилаза | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 3.2.1.1 | ||
| Номер CAS. | 9000-90-2 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| |||
| Каталитический домен GH13 | |||
|---|---|---|---|
 Циклодекстрин глюканотрансфераза (ec2.4.1.19) (цгтаза) | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Альфа-амилаза | ||
| Пфам | PF00128 | ||
| Пфам Клан | CL0058 | ||
| ИнтерПро | ИПР006047 | ||
| СКОП2 | 1ppi / SCOPe / СУПФАМ | ||
| Суперсемейство OPM | 117 | ||
| белок OPM | 1wza | ||
| CAZy | GH13 | ||
| CDD | cd11338 | ||
| |||
| С-концевой бета-лист альфа-амилазы | |||
|---|---|---|---|
 Кристаллическая структура неактивного мутанта d180a изофермента 1 альфа-амилазы ячменя (amy1) в комплексе с мальтогептаозой | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Альфа-амил_C2 | ||
| Пфам | PF07821 | ||
| ИнтерПро | ИПР012850 | ||
| |||
| Альфа-амилаза, С-концевой бета-домен | |||
|---|---|---|---|
 мальтотриозный комплекс предварительно кондиционированного мутанта циклодекстрингликозилтрансферазы | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Альфа-амилаза_C | ||
| Пфам | PF02806 | ||
| Пфам Клан | CL0369 | ||
| ИнтерПро | ИПР006048 | ||
| СКОП2 | 1ppi / SCOPe / СУПФАМ | ||
| |||
α-Амилаза — это фермент ( EC 3.2.1.1 ; систематическое название 4-α- D -глюкан глюканогидролаза ), который гидролизует α-связи крупных α-связанных полисахаридов , таких как крахмал и гликоген , с образованием их более коротких цепей, декстринов и мальтозы . , посредством следующего биохимического процесса: [2]
- Эндогидролиз (1→4)-α- D -глюкозидных связей в полисахаридах, содержащих три и более (1→4)-α-связанных D -глюкозных единиц.
Это основная форма амилазы, обнаруженная у людей и других млекопитающих. [3] Он также присутствует в семенах, содержащих крахмал в качестве пищевого резерва, и секретируется многими грибами. Он является членом семейства гликозидгидролаз 13 .
В биологии человека
[ редактировать ]обнаруживается во многих тканях, Хотя амилаза она наиболее выражена в соке поджелудочной железы и слюне , каждая из которых имеет свою собственную изоформу α-амилазы человека. Они по-разному ведут себя при изоэлектрофокусировании , а также могут быть разделены при тестировании с использованием специфических моноклональных антител . У человека все изоформы амилазы связаны с хромосомой 1p21 (см. AMY1A ).
Слюнная амилаза (птиалин)
[ редактировать ]Амилаза содержится в слюне и расщепляет крахмал на мальтозу и декстрин . Эту форму амилазы также называют «птиалин» / ˈ t aɪ əl ɪ n / , которую назвал химик Йёнс Якоб Берцелиус . Название происходит от греческого слова πτυω (плюю), поскольку вещество было получено из слюны. [4] Он расщепляет большие нерастворимые молекулы крахмала на растворимые крахмалы ( амилодекстрин , эритродекстрин и акродекстрин ), производя последовательно более мелкие крахмалы и, в конечном итоге, мальтозу . α(1,4) Птиалин действует на линейные гликозидные связи , но для гидролиза соединения требуется фермент, который действует на разветвленные продукты. Слюнная амилаза инактивируется в желудке кислотой желудочной . В желудочном соке, доведенном до pH 3,3, птиалин полностью инактивировался за 20 минут при 37°С. Напротив, 50% активности амилазы сохранялось после 150 минут воздействия желудочного сока при pH 4,3. [5] И крахмал, субстрат птиалина, и продукт (короткие цепи глюкозы) способны частично защитить его от инактивации желудочной кислотой. Птиалин, добавленный в буфер при pH 3,0, полностью инактивировался за 120 минут; однако добавление крахмала на уровне 0,1% приводило к сохранению 10% активности, а аналогичное добавление крахмала до уровня 1,0% приводило к сохранению около 40% активности через 120 минут. [6]
Оптимальные условия для птиалина
[ редактировать ]- Оптимальный pH – 7,0; [7] 5.6-6.9 [8]
- Температура тела человека – 37 градусов Цельсия. [8]
- Наличие определенных анионов и активаторов:
Генетические вариации амилазы слюны человека
[ редактировать ]Ген амилазы слюны претерпел дупликацию в ходе эволюции, и исследования гибридизации ДНК показывают, что у многих людей есть несколько тандемных повторов этого гена. Количество копий гена коррелирует с уровнем амилазы слюны, измеренным с помощью белкового блоттинга с использованием антител к амилазе человека. Число копий гена связано с очевидным эволюционным воздействием диеты с высоким содержанием крахмала. [9] Например, у японца было 14 копий гена амилазы (один аллель с 10 копиями, второй аллель с четырьмя копиями). Японская диета традиционно содержала большое количество рисового крахмала. Напротив, особь Биака имела шесть копий (по три копии на каждую аллель). Биака — охотники-собиратели тропических лесов , которые традиционно придерживаются диеты с низким содержанием крахмала. Перри и его коллеги предположили, что увеличение числа копий гена амилазы слюны могло повысить выживаемость, что совпало с переходом на крахмалистую диету в ходе эволюции человека.
Панкреатическая амилаза
[ редактировать ]Панкреатическая α-амилаза случайным образом расщепляет связи амилозы α(1-4) гликозидные с образованием декстрина , мальтозы или мальтотриозы . Он использует механизм двойного смещения с сохранением аномерной конфигурации . У людей слюнная амилаза развилась из ее копии. [9]
В патологии
[ редактировать ]Тест на амилазу легче выполнить, чем на липазу , что делает его основным тестом, используемым для выявления и мониторинга панкреатита . Медицинские лаборатории обычно измеряют либо амилазу поджелудочной железы, либо общую амилазу. Если измеряется только амилаза поджелудочной железы, при эпидемическом паротите или другой травме слюнной железы ее повышение не будет отмечаться.
Однако из-за небольшого количества присутствующего образца время имеет решающее значение при взятии проб крови для этого измерения. Кровь следует сдавать вскоре после приступа боли при панкреатите, в противном случае она выводится быстро почками .
использовалась в качестве биомаркера стресса Слюнная α- амилаза [10] [11] и в качестве суррогатного маркера симпатической нервной системы (СНС). активности [12] для этого не требуется забор крови.
Интерпретация
[ редактировать ]Повышенные уровни в плазме у человека обнаруживаются в:
- Травма слюны (включая анестезиологическую интубацию )
- Свинка – возникает из-за воспаления слюнных желез.
- Панкреатит – из-за повреждения клеток, вырабатывающих амилазу.
- Почечная недостаточность – из-за снижения выведения
Уровень общей амилазы, превышающий верхнюю границу нормы (ВГН) более чем в 10 раз, указывает на панкреатит. Превышение ВГН в 5–10 раз может указывать на кишечную непроходимость , заболевание двенадцатиперстной кишки или почечную недостаточность, а более низкие значения обычно наблюдаются при заболевании слюнных желез.
Гены
[ редактировать ]В зерне
[ редактировать ]Активность α-амилазы в зерне измеряется, например, с помощью числа падения Хагберга-Пертена , теста для оценки повреждений проростков. [13] или метод Фадебаса . Это происходит в пшенице . [14]
Промышленное использование
[ редактировать ]α-Амилаза используется в производстве этанола для расщепления крахмала в зернах на сбраживаемые сахара.
Первым шагом в производстве кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы является обработка кукурузного крахмала α-амилазой, которая расщепляет длинные полимеры крахмала на более короткие цепи олигосахаридов .
α-амилаза под названием «Термамил», полученная из Bacillus licheniformis , также используется в некоторых моющих средствах, особенно в средствах для мытья посуды и средствах для удаления крахмала. [15]
См. раздел «Амилаза», чтобы узнать больше об использовании семейства амилаз в целом.
Потенциал для медицинского использования
[ редактировать ]α-Амилаза продемонстрировала эффективность в разложении полимикробных бактериальных биопленок путем гидролиза гликозидных связей α(1→4) внутри структурных матричных экзополисахаридов внеклеточного полимерного вещества (ЭПС). [16] [17]
Буферное ингибирование
[ редактировать ]Сообщается, что молекула трис ингибирует ряд бактериальных α-амилаз. [18] [19] поэтому их не следует использовать в трис-буфере.
Определение
[ редактировать ]Доступно несколько методов определения активности α-амилазы, и в разных отраслях обычно используются разные методы. Крахмально-йодный тест, являющийся развитием йодного теста , основан на изменении цвета, поскольку α-амилаза разлагает крахмал и широко используется во многих областях. Аналогичным, но промышленно производимым тестом является тест на амилазу Phadebas , который используется в качестве качественного и количественного теста во многих отраслях промышленности, таких как производство моющих средств, различных мучных, зерновых и солодовых продуктов, а также в судебной биологии.
Описано модифицированное колориметрическое микроопределение амилазы, при котором переваривание крахмала измеряют по уменьшению крахмально-йодной окраски. [20]
Доменная архитектура
[ редактировать ]α-Амилазы содержат ряд различных белковых доменов. Каталитический . домен имеет структуру , состоящую из восьмицепочечного α/β-цилиндра, содержащего активный центр, прерываемого кальций-связывающим доменом из ~70 аминокислот , выступающим между β-цепью 3 и α-спиралью 3, и карбоксильным доменом терминальный греческий ключевой домен β-бочонка . [21] Некоторые α-амилазы содержат домен β-листа, обычно на С-конце. Этот домен организован в виде пятицепочечного антипараллельного β-листа. [22] [23] Некоторые α-амилазы содержат полностью β-домен, обычно на С-конце. [24]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рамасуббу Н., Палот В., Луо Й., Брайер Г.Д., Левин М.Дж. (май 1996 г.). «Структура α-амилазы слюны человека с разрешением 1,6 Å: значение ее роли в полости рта» . Акта Кристаллографика Д. 52 (Часть 3): 435–46. дои : 10.1107/S0907444995014119 . ПМИД 15299664 .
- ^ Кирульф П. «Амилаза» . Большая медицинская энциклопедия . Большая норвежская энциклопедия . Проверено 24 января 2021 г.
- ^ Воет Д., Воет Дж.Г. (2005). Биохимия (2-е изд.). Брюссель: Де Бек. п. 1583.
- ^ Дж. Берцелиус (г-жа Эсслингер, пер.), Traité de Chimie (Париж, Франция: Firmin Didot Frés, 1833), том. 7, стр. 156 .
- ^ Фрид М., Абрамсон С., Мейер Дж. Х. (октябрь 1987 г.). «Прохождение слюнной амилазы через желудок у человека». Пищеварительные заболевания и науки . 32 (10): 1097–103. дои : 10.1007/bf01300195 . ПМИД 3652896 . S2CID 24845837 .
- ^ Розенблюм Дж. Л., Ирвин К. Л., Альперс Д. Х. (май 1988 г.). «Олигосахариды крахмала и глюкозы защищают активность амилазы слюнного типа при кислом pH». Американский журнал физиологии . 254 (5 ч. 1): G775–80. дои : 10.1152/ajpgi.1988.254.5.G775 . ПМИД 2452576 .
- ^ «Амилаза альфа - Руководство по ферментам Уортингтона» . Wortington-Biochem.com . Архивировано из оригинала 14 октября 2016 года.
- ^ Jump up to: а б Вальс, Кристина; Рохас, Кристина; Пухадас, Жерар; Гарсиа-Вальве, Санти; Мулеро, Микель (июль 2012 г.). «Характеристика активности и стабильности амилазы слюны и моющих средств: Лабораторные занятия по изучению активности и стабильности амилазы слюны и различных коммерческих моющих средств» . Образование в области биохимии и молекулярной биологии . 40 (4): 254–265. дои : 10.1002/bmb.20612 . ПМИД 22807429 . S2CID 36680999 . Проверено 5 февраля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б Перри Г.Х., Домини Нью-Джерси, Клоу К.Г., Ли А.С., Фиглер Х., Редон Р., Вернер Дж., Вилланея Ф.А., Маунтин Дж.Л., Мисра Р., Картер Н.П., Ли С., Стоун AC (октябрь 2007 г.). «Диета и эволюция изменения количества копий гена амилазы человека» . Природная генетика . 39 (10): 1256–60. дои : 10.1038/ng2123 . ПМК 2377015 . ПМИД 17828263 .
- ^ Ното И., Сато Т., Кудо М., Курата К., Хирота К. (декабрь 2005 г.). «Взаимосвязь между биомаркерами слюны и показателем тревожности при стрессе, связанном с ментальной арифметикой: пилотное исследование» . Анестезия и анальгезия . 101 (6): 1873–6. дои : 10.1213/01.ANE.0000184196.60838.8D . ПМИД 16301277 . S2CID 22252878 .
- ^ Грейнджер Д.А., Кивлиган К.Т., Эль-Шейх М., Гордис Э.Б., Страуд Л.Р. (март 2007 г.). «Слюнная α-амилаза в биоповеденческих исследованиях: последние разработки и применения». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1098 (1): 122–44. Бибкод : 2007NYASA1098..122G . дои : 10.1196/анналы.1384.008 . ПМИД 17332070 . S2CID 222075003 .
- ^ Натер У.М., Роледер Н. (май 2009 г.). «Слюнная α-амилаза как неинвазивный биомаркер симпатической нервной системы: современное состояние исследований». Психонейроэндокринология . 34 (4): 486–96. doi : 10.1016/j.psyneuen.2009.01.014 . ПМИД 19249160 . S2CID 7564969 .
- ^ «Число падения – Введение» . Пертенские инструменты. 2005. Архивировано из оригинала 9 сентября 2009 года . Проверено 21 ноября 2009 г.
- ^ Гейтхаус А.М., Дэвисон Г.М., Ньюэлл К.А., Мерриуэзер А., Гамильтон В.Д., Берджесс Э.П., Гилберт Р.Дж., Гейтхаус Дж.А. (1997). «Трансгенные растения картофеля с повышенной устойчивостью к томатной моли Lacanobia oleracea : испытания в условиях выращивания». Молекулярная селекция . 3 (1). Спрингер Наука + Бизнес : 49–63. дои : 10.1023/а:1009600321838 . ISSN 1380-3743 . S2CID 23765916 .
- ^ «Использование ферментов в моющих средствах» . Факультет инженерии, науки и искусственной среды Лондонского университета Саут-Бэнк. 20 декабря 2004 г. Архивировано из оригинала 20 октября 2009 г. Проверено 21 ноября 2009 г.
- ^ Флеминг Д., Рамбо К.П. (апрель 2017 г.). «Подходы к диспергированию медицинских биопленок» . Микроорганизмы . 5 (2): 15. doi : 10.3390/microorganisms5020015 . ПМК 5488086 . ПМИД 28368320 .
- ^ Флеминг Д., Чахин Л., Рамбо К. (февраль 2017 г.). «Гликозидгидролазы разрушают полимикробные бактериальные биопленки в ранах» . Антимикробные средства и химиотерапия . 61 (2): AAC.01998–16. дои : 10.1128/AAC.01998-16 . ПМЦ 5278739 . ПМИД 27872074 .
- ^ Галанбор З., Гаеми Н., Мараши С.А., Аманлу М., Хабиби-Резаи М., Хадже К., Ранджбар Б. (2008). «Связывание Триса с альфа-амилазой Bacillus licheniformis может повлиять на его активность по гидролизу крахмала». Буквы о белках и пептидах . 15 (2): 212–4. дои : 10.2174/092986608783489616 . ПМИД 18289113 .
- ^ Агаджари Н., Феллер Г., Гердей С., Хасер Р. (март 1998 г.). «Кристаллические структуры психрофильной α-амилазы Alteromonas haloplanctis в нативной форме и в комплексе с ингибитором» . Белковая наука . 7 (3): 564–72. дои : 10.1002/pro.5560070304 . ПМК 2143949 . ПМИД 9541387 .
- ^ Пимстон, Невилл Р. (1964). «Исследование комплекса крахмал-йод: модифицированное колориметрическое микроопределение амилазы в биологических жидкостях» . Клиническая химия . 10 (10). Американская ассоциация клинической химии : 891–906. дои : 10.1093/клинчем/10.10.891 . Архивировано из оригинала 14 мая 2022 года.
- ^ Абэ А., Ёсида Х., Тонозука Т., Сакано Ю., Камитори С. (декабрь 2005 г.). «Комплексы альфа-амилазы 1 Thermoactinomyces vulgaris R-47 и модельных олигосахаридов пуллулана открывают новое понимание механизма распознавания субстратов с α-(1,6) гликозидными связями» . Журнал ФЭБС . 272 (23): 6145–53. дои : 10.1111/j.1742-4658.2005.05013.x . ПМИД 16302977 . S2CID 41008169 .
- ^ Кадзиола А., Согаард М., Свенссон Б., Хасер Р. (апрель 1998 г.). «Молекулярная структура комплекса ячменного альфа-амилазы-ингибитора: значение для связывания крахмала и катализа». Журнал молекулярной биологии . 278 (1): 205–17. дои : 10.1006/jmbi.1998.1683 . ПМИД 9571044 .
- ^ Кадзиола А., Абе Дж., Свенссон Б., Хасер Р. (май 1994 г.). «Кристаллическая и молекулярная структура α-амилазы ячменя». Журнал молекулярной биологии . 239 (1): 104–21. дои : 10.1006/jmbi.1994.1354 . ПМИД 8196040 .
- ^ Мачиус М., Виганд Г., Хубер Р. (март 1995 г.). «Кристаллическая структура α-амилазы Bacillus licheniformis с обеднением кальцием при разрешении 2,2 Å». Журнал молекулярной биологии . 246 (4): 545–59. дои : 10.1006/jmbi.1994.0106 . ПМИД 7877175 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Белок альфа-амилаза
- альфа-амилаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
