Трехалаза
| трегалаза (гликопротеин мембраны щеточной каймы) | |||
|---|---|---|---|
 Трехалаза [1] | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | TREH | ||
| ген NCBI | 11181 | ||
| HGNC | 12266 | ||
| МОЙ БОГ | 275360 | ||
| RefSeq | НМ_007180 | ||
| ЮниПрот | О43280 | ||
| Другие данные | |||
| Номер ЕС | 3.2.1.28 | ||
| Локус | Хр. 11 q23.3 | ||
| |||
Фермент глюкозу трегалаза представляет собой гликозидгидролазу клетками щеточной каймы тонкой кишки, которая катализирует превращение трегалозы в , продуцируемую . [2] [3] [4] [5] Он встречается у большинства животных.
Невосстанавливающий дисахарид трегалоза (α-D-глюкопиранозил-1,1-α-D-глюкопиранозид) является одним из наиболее важных запасных углеводов и вырабатывается почти всеми формами жизни, кроме млекопитающих. Дисахарид гидролизуется ферментом трегалазой на две молекулы глюкозы. обнаружено два типа трехалаз У Saccharomyces cerevisiae , а именно. нейтральная трегалаза (NT) и кислая трегалаза (АТ), классифицированные в соответствии с их оптимальным значением pH [4]. Оптимальный уровень pH NT составляет 7,0, а у AT — 4,5.
Недавно сообщалось, что более 90% общей активности АТ у S. cerevisiae является внеклеточной и расщепляет внеклеточную трегалозу до глюкозы в периплазматическом пространстве.
Гидролиз трегалозы
[ редактировать ]Одна молекула трегалозы гидролизуется до двух молекул глюкозы ферментом трегалазой. Ферментативный гидролиз трегалозы был впервые обнаружен у Aspergillus niger Буркело в 1893 году. Фишер сообщил об этой реакции у S. cerevisiae в 1895 году. С тех пор фермент, гидролизующий трегалозу, трегалаза (α, α-трегалозо-1-C-глюкогидролаза, EC 3.2. 1.28) сообщалось о многих других организмах, включая растения и животных. [6] Хотя не известно, что трегалоза вырабатывается млекопитающими, фермент трегалаза присутствует в мембранах щеточной каймы почек и мембранах ворсинок кишечника. В кишечнике функция этого фермента заключается в гидролизе поступившей в пищу трегалозы. У людей с дефектом кишечной трегалазы возникает диарея, когда они едят продукты с высоким содержанием трегалозы, например грибы. [6] Гидролиз трегалозы ферментом трегалазой является важным физиологическим процессом для различных организмов, таким как прорастание спор грибов, полет насекомых и возобновление роста покоящихся клеток. [6]
Бактериальная трегалаза
[ редактировать ]Сообщалось, что трегалоза присутствует в качестве запасного углевода у Pseudomonas , Bacillus , Rhizobium и у некоторых актиномицетов и может быть частично ответственна за их резистентность. Большинство ферментов трегалазы, выделенных из бактерий, имеют оптимальный pH 6,5–7,5. Фермент трегалаза Mycobacterium smegmatis представляет собой мембраносвязанный белок. Периплазматическая трегалаза Escherichia coli K12 индуцируется ростом при высокой осмолярности . Гидролиз трегалозы до глюкозы происходит в периплазме , а затем глюкоза транспортируется в бактериальную клетку. другой цитоплазматической Сообщалось также о трегалазе из E. coli . Ген, кодирующий эту цитоплазматическую трегалазу, обладает высокой гомологией с периплазматической трегалазой.
Трегалаза в растениях
[ редактировать ]Однако в царстве растений трегалоза была обнаружена у нескольких птеридофитов, включая Selaginella lepidophylla и Botrychium lunaria ; сахар редко встречается в сосудистых растениях и встречается только в созревающих плодах некоторых представителей семейства Apiaceae и в листьях устойчивых к высыханию покрытосеменных растений Myrothamnus flabellifolius . Однако фермент трегалаза широко распространен в растениях. Вызывает недоумение тот факт, что трегалаза присутствует у высших растений, хотя ее субстрат отсутствует. Никакой четкой роли активности трегалазы в растениях не продемонстрировано. Однако трегалоза ингибирует синтез своего предшественника, трегалозо-6-фосфата, регулятора метаболизма растений; [7] следовательно, может потребоваться его удаление. [8] Было высказано предположение, что трегалазы могут играть роль в защитных механизмах или фермент может играть роль в деградации трегалозы, полученной из микроорганизмов, связанных с растениями.
Грибковая трегалаза
[ редактировать ]Сообщалось о двух различных трегалазах S. cerevisiae . Один регулируется цАМФ -зависимым фосфорилированием и локализуется в цитозоле. Вторая трегалазная активность обнаруживается в вакуолях. Оптимум pH цитозольной трегалазы был определен равным приблизительно 7,0, и поэтому его называют «нейтральной трегалазой» (NT); тогда как вакуолярная трегалаза наиболее активна при pH 4,5 и поэтому называется «кислой трегалазой» (АТ). Эти ферменты кодируются двумя разными генами — NTH1 и ATH1 соответственно.
Нейтральная трегалаза
[ редактировать ]Цитозольный фермент трегалаза NT был очищен и тщательно охарактеризован из S. cerevisiae . В неденатурирующих гелях этот ферментный белок имел молекулярную массу 160 кДа, тогда как при электрофорезе в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия ( SDS-PAGE ) он имел массу 80 кДа. Этот фермент гидролаза специфичен для трегалозы. Сообщается, что км NT составляет 5,7 мм. Ген, ответственный за активность трегалазы у S. cerevisiae, представляет собой NTH1. Этот ген имеет открытую рамку считывания в 2079 пар оснований (п.н.) и кодирует белок из 693 аминокислот, что соответствует молекулярной массе 79569 Да.
Активность NT регулируется фосфорилированием-дефосфорилированием белков. Фосфорилирование с помощью цАМФ-зависимой протеинкиназы активирует NT. Дефосфорилирование очищенного фосфорилированного фермента щелочной фосфатазой вызывало практически полную инактивацию активности фермента; но восстановление активности фермента можно было наблюдать при рефосфорилировании при инкубации с АТФ и протеинкиназой. Активность НТ в сырых экстрактах усиливают поликатионы, тогда как активность очищенных фосфорилированных НТ ими ингибируется. Было обнаружено, что активация сырых экстрактов происходит за счет удаления полифосфатов, которые ингибируют активность NT.
Кислота Трегалаза
[ редактировать ]Молекулярная масса АТ составила 218 кДа с помощью гель-фильтрационной хроматографии . АТ — гликопротеин . Содержит 86% углеводов. Сообщалось, что созревание АТ представляет собой ступенчатый процесс, начинающийся с безуглеводного белка массой 41 кДа; эта форма затем подвергается гликозилированию в эндоплазматическом ретикулуме с образованием гликолевого белка массой 76 кДа. В тельцах Гольджи белок дополнительно гликозилируется с образованием формы массой 180 кДа, которая в конечном итоге достигает зрелости в вакуолях, где его молекулярная масса становится около 220 кДа. Свободная от углеводов белковая часть фермента массой 41 кДа была получена обработкой очищенного АТ эндогликозидазой H , полученной после гель-электрофореза с додецилсульфатом натрия27. AT показал кажущуюся Km для трегалозы около 4,7 мМ при pH 4,5. Геном, ответственным за активность АТ у S. cerevisiae, является ATH1.
Сообщалось, что Ath1p, то есть AT, необходим S. cerevisiae для использования внеклеточной трегалозы в качестве источника углерода16. Делеционный мутант ATH1 дрожжей не мог расти в среде с трегалозой в качестве источника углерода.
Исследователи предположили, что АТ перемещается из места своего синтеза в периплазматическое пространство, где связывает экзогенную трегалозу, интернализует ее и гидролизует в вакуолях. Недавно было показано, что более 90% активности АТ у S. cerevisiae является внеклеточной, а гидролиз трегалозы до глюкозы происходит в периплазматическом пространстве. Ранее сообщалось, что высокогликозилированный белок gp37, который является продуктом гена YGP1, очищается совместно с активностью AT. Сообщалось также, что активность инвертазы очищается совместно с активностью АТ. Считалось, что физическая ассоциация АТ с этими двумя белками достаточна для секреции АТ с помощью путей секреции инвертазы и gp37 в отсутствие какого-либо известного сигнала секреции Ath1p.
В штамме Candida utils также сообщалось об одной регуляторной и одной нерегуляторной трегалазе. Сообщалось, что эти два фермента различаются по молекулярной массе, поведению в ионообменной хроматографии и кинетическим свойствам. Регуляторная трегалаза оказалась цитоплазматическим ферментом, а нерегуляторный фермент преимущественно обнаруживался в вакуолях. Но в более недавнем отчете было показано, что штамм C. utils лишен какой-либо обнаруживаемой активности АТ, но содержит только активность NT. Активность АТ у этого штамма не была обнаружена, хотя было показано, что штамм использует внеклеточную трегалозу в качестве источника углерода.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гибсон Р.П., Глостер ТМ, Робертс С., Уоррен Р.А., Сторч де Грасиа И., Гарсиа А. и др. (2007). «Молекулярные основы ингибирования трегалазы, выявленные структурой трегалазы в комплексе с мощными ингибиторами». Ангеванде Хеми . 46 (22): 4115–9. дои : 10.1002/anie.200604825 . ПМИД 17455176 .
- ^ Мирбек К., Ортенблад Б. (1937). «Трегалоза и дрожжи. II. Трегалазное действие дрожжевых препаратов». Биохим. З. 291 : 61–69.
- ^ Кальф Г.Ф., Ридер С.В. (февраль 1958 г.). «Очистка и свойства трегалазы» . Журнал биологической химии . 230 (2): 691–8. дои : 10.1016/S0021-9258(18)70491-2 . ПМИД 13525386 .
- ^ Хере Э.Дж., Савай Т., Брюэр К.Ф., Накано М., Канда Т. (июнь 1982 г.). «Трегалаза: стереокомплементарные гидролитические реакции и реакции переноса глюкозила с альфа- и бета-D-глюкозилфторидом». Биохимия . 21 (13): 3090–7. дои : 10.1021/bi00256a009 . ПМИД 7104311 .
- ^ Мори Х., Ли Дж.Х., Окуяма М., Нишимото М., Огучи М., Ким Д. и др. (ноябрь 2009 г.). «Механизм каталитической реакции, основанный на эффектах альфа-вторичного изотопа дейтерия при гидролизе трегалозы трегалазой европейских медоносных пчел» . Бионауки, биотехнологии и биохимия . 73 (11): 2466–73. дои : 10.1271/bbb.90447 . ПМИД 19897915 . S2CID 22774772 .
- ^ Jump up to: а б с Эльбейн А.Д., Пан Ю.Т., Пастушак И., Кэрролл Д. (апрель 2003 г.). «Новый взгляд на трегалозу: многофункциональную молекулу» . Гликобиология . 13 (4): 17П–27П. дои : 10.1093/гликоб/cwg047 . ПМИД 12626396 .
- ^ Пол М.Дж., Примавеси Л.Ф., Джурри Д., Чжан Ю. (2008). «Метаболизм трегалозы и передача сигналов». Ежегодный обзор биологии растений . 59 : 417–41. doi : 10.1146/annurev.arplant.59.032607.092945 . ПМИД 18257709 .
- ^ Лоевус Ф.А., Таннер В., ред. (декабрь 2012 г.). Растительные углеводы I: Внутриклеточные углеводы . Берлин: Springer Science & Business Media. п. 274. дои : 10.1007/978-3-642-68275-9_7 . ISBN 978-3-642-68277-3 .
