Пређи на садржај

Гликозидна хидролаза

С Википедије, слободне енциклопедије
Панкреасна алфа-амилаза 1ХНY​, једна је од гликозидних хидролза

Гликозидне хидролазе (гликозидазе или гликозил-хидролазе) помажу у хидролизи гликозидних веза у сложеним шећерима.[1][2][3] Гликозидазе су екстремно распрострањени ензими. Њихова улога у природи обухвата деградацију биомасе као што су целулоза и хемицелулоза, у оквиру антибактеријске одбрамбене стратегије (е.г. лизозим), у механизмима патогенезе (као вирусне неураминидазе) и у нормалним ћелијским функцијама (као у програмирању манозидаза које су учествују у биосинтези Н-везаних гликопротеина. Заједно са гликозилтрансферазама, гликозидазе формирају главну каталитичку машинерију за синтезу и раскидање гликозидних веза.

Распрострањење и значај[уреди | уреди извор]

Гликозид-хидролазе се налазе у суштини свих домена живота. У прокариотима се јављају и као унутарћелијски и ванћелијски ензими, који су у великој мери укључени у аквизицију хранљивух материја. Једна од важних варијанти гликозид-хидролаза у бактеријама је ензим бета-галактозидаза (ЛацЗ), који је укључен у регулацију експресије лац оперона код Е. цоли. Код виших организама, гликозид-хидролазе се налазе у ендоплазматском ретикулуму и Голђијевом апарату где доприносе обради Н-везаних гликопротеина, и у лизозомима као ензими који учествују у разградњи угљено хидратних структура. Недостатак специфичних лизозомних гликозид-хидролаза може довести до низа поремећаја лизозомног складиштења, који изазивају проблеме у развоју или смрт. Гликозидне хидролазе се налазе у пробавном тракту и у пљувачки, где разлажу сложене угљене хидрате, као што су лактоза, скроб, сахароза и трехалоза. У цревима се налазе као гликозилфосфатидилно везани ензими на ендотелним ћелијама. За разградњу млечног шећера лактозе, потребан је ензим лактаза, која је у високој концентрацији присутан код новорођенчади, али се у већем делу популације његова заступленост смањује након престанка сисања или током раног детињства, што потенцијално доводи до нетолеранције лактозе код одраслих особа. Ензим О-ГлцНАказа учествује у уклањању Н-Ацетилглукозаминских група са серинских и треонинских остатака у цитоплазми и ћелијском једру. Гликозид-хидролазе учествују у биосинтези и деградацију гликогена у организму.

Класификација[уреди | уреди извор]

Гликозид-хидролазе су сврстане у категорију ЕЦ 3.2.1 као ензими који катализују хидролизу О- или С-гликозида. Могу се сврстати и у складу са стехиометријским исходом хидролизне реакција: на тај начин могу бити ензими ретенције или реверзије.[4] Гликозид-хидролазе се могу класифицирати као егзо- или ендо делујуће, зависно од тога да ли делују на (обично нередукујући) крај или средину датог олиго/полисахаридног ланца. Гликозидне хидролазе се могу класиковати методама које се заснивају на својствим секвенце или структуре.[5]

Класификација на основу секвенци[уреди | уреди извор]

Класификације која је заснована на структури секвенци је међу најмоћнијим интуитивним методима за предлагање могуће функције новооткривених ензима, који раније нису биохемијски испитани. Класификацијски систем за гликозилне хидролазе, на основу сличности секвенци, довео је до дефиниције више од 100 различитих ензимских породица.[6][7][8] Ова класификација је доступна на wеб страници Цазy[5][9] (активни ензими за угљене хидрате), што је база података која нуди низ редовно ажуририх секвенци на основу класификације која омогућава поуздано предвиђање механизма (задржавање/инверзија), активних места остатака и могућих подлога. Онлајн базу података подржава ЦАЗyпедиа,[10] онлајн енциклопедија угљено хидратних активних ензима, на основу тродимензионалне сличности структура. Породице секвенци су засноване на сврставању у кланове повезаних структура. Недавни напредак у анализи гликозидних секвенци и односа 3Д структура, омогућио је предлагање продужене хијерархијске класификације гликозидних хидролаза.[11][12]

Механизми[уреди | уреди извор]

Инверзна гликозидна хидролаза[уреди | уреди извор]

Инвертирајући ензими користе два, обично карбоксилатна ензимска остатка, који се понашају као киселине и базе, као што је приказано у наставку за β-глукозидазе:

Ретенцијска гликозидна хидролаза[уреди | уреди извор]

Ретенцијске гликозидазе делују механизмом са два корака, а сваки корак резултира у инверзији, уз нето ретенцију стереохемије. Опет су укључена два остатка, који су обично настала од ензимског карбоксилата. Један се понаша као нуклеофил, а други као киселина/база. У првом кораку нуклеофил напада аномерни центар, што резултира у формирању међупродукта гликозилног ензима, са киселинском помоћи коју пружа киселински карбоксилат. У другом кораку, сада депротонирани кисели карбоксилати, делују као базе и помажу нуклеофилној води да хидролизује међупродукт гликозилних ензима, дајући хидролизирани производ. У наставку је механизам за лизозим кокошјег беланцета.[13]

Алтернативни механизам за хидролизе са ретенцијом стереохемије може се јавити путем нуклеофилног остатка који је везан за подлогу, а не за ензим. Такви механизми су заједнички за одређене Н-ацетилхексозаминидазе, које имају ацетамидо групу, са учешћем суседних група са којима формирају међупроизвод оксазолин или оксазолински јон. Механизам се и овде одвија у два корака, путем индивидуалне инверзије која доводи до нето ретенције кофигурације.

Номенклатура и примјери[уреди | уреди извор]

Гликозидне хидролазе се обично назвају по подлози на коју делују. Тако глулозидазе катализују хидролизу гликозида, а ксиланаза катализује разлагање ксилозе на бази хомополимерног ксилана. Остали примери укључују лактазу, амилазу, хитиназу, сахаразу, малтазу, неурамнидазу, инвертазу, хујалуронидазу и лизозим.

Употреба[уреди | уреди извор]

Гликозидне хидролазе имају разне намене, укључујући разлагање биљног материјала (нпр. целулазе за претварање целулозе у глукозу, која се може користити за производњу етанола), у прехрамбеној индустрији (инвертаза за производњу инвертног шећера, амилаза за производњу малтодекстрина), те у индустрији целулозе и папира (ксиланазе за одвајање хемицелозе од целулозе). Целулазе се додају детерџентима за прање памучних тканина и помажу одржавању боје кроз уклањање микровлакана која се подижу са површине нити за време трошења.

У органској хемији, гликозидне хидролазе се могу користити као синтетички катализатори за формирање гликозидне везе или за обрнуту хидролизу (кинетички приступ), где се укида равнотежни положај. Алтернатива је трансгликозација (кинетички приступ) при чему ретенција гликозид-хидролазе може катализовати трансфер гликозилне половине активираног гликозида на акцептор алкохола, при чему се добија нови гликозид.

Мутантне гликозидне хидролазе, зване гликосинтазе, омогућавају синтезу гликозида са високим приносом активираног гликозилног донора, као што су гликозил-флуориди. Гликосинтазе се обично формирају од ретенцијске гликозидне хидролазе путем усмереног места мутагенезе ензимског нуклеофила на неке друге мање нуклеофилне групе, као што су аланинске или глицинске. Друга група мутантних гликозидних хидролаза, званих тиогликолигазе, које могу бити формиране путем усмерене мутагенезе кисело-базних остатака ретенцијске гликозидне хидролазе. Тиогликолигазе катализују кондензацију активираног гликозида и разних акцептора који садрже тиол.

Инхибитори[уреди | уреди извор]

За многа једињења се зна да могу да делују као инхибитори активности гликозидних хидролаза. У природи се могу начи хетероциклуси који садрже кисеоник у 'шећерном облику', укључујући и дезоксинојиримицин, сваинсонин, аустралин и кастаноспермин. Од ових природних образаца, развијени су многи други инхибитори, укључујући и изофагомин и дезоксигалактонојиримицин и разна незасићена једињења, као што су ПУГНАц. Инхибитори који су у клиничкој употреби укључују анти-дијабетесне лекове акарбоза и миглитол и антивирусние лекове оселтамивир и занамивир. Пронађено је неки протеини могу да делују као инхибитори гликозидних хидролаза.

Види још[уреди | уреди извор]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Албертс Б.; et al. (2002). Молецулар Биологy оф тхе Целл, 4тх Ед. Гарланд Сциенце. ИСБН 0-8153-4072-9. 
  2. ^ Воет D.; Воет Ј. Г. Биоцхемистрy, 3рд Ед.[публисхер= Wилеy. ИСБН 978-0-471-19350-0. 
  3. ^ Бајровић К; Јеврић-Чаушевић А.; Хаџиселимовић Р., ур. (2005). Увод у генетичко инжењерство и биотехнологију. Институт за генетичко инжењерство и биотехнологију (ИНГЕБ) Сарајево. ИСБН 9958-9344-1-8. 
  4. ^ Синнотт, Мицхаел L. (1990). „Цаталyтиц мецханисм оф ензyмиц глyцосyл трансфер”. Цхемицал Ревиеwс. 90 (7): 1171—1202. дои:10.1021/цр00105а006. 
  5. ^ а б „ЦАЗy Фамилy Глyцосиде Хyдроласе”. Архивирано из оригинала 27. 09. 2013. г. Приступљено 22. 09. 2016. 
  6. ^ Хенриссат Б, Цаллебаут I, Морнон ЈП, Фабрега С, Лехн П, Давиес Г (1995). „Цонсервед цаталyтиц мацхинерy анд тхе предицтион оф а цоммон фолд фор северал фамилиес оф глyцосyл хyдроласес”. Проц. Натл. Ацад. Сци. У.С.А. 92 (15): 7090—7094. ПМЦ 41477 Слободан приступ. ПМИД 7624375. дои:10.1073/пнас.92.15.7090. 
  7. ^ Хенриссат Б, Давиес Г (1995). „Струцтурес анд мецханисмс оф глyцосyл хyдроласес”. Струцтуре. 3 (9): 853—859. ПМИД 8535779. дои:10.1016/С0969-2126(01)00220-9. 
  8. ^ „Баироцх, А. "Цлассифицатион оф глyцосyл хyдроласе фамилиес анд индеx оф глyцосyл хyдроласе ентриес ин СWИСС-ПРОТ". 1999.”. Архивирано из оригинала 25. 05. 2011. г. Приступљено 22. 09. 2016. 
  9. ^ Хенриссат, Б. анд Цоутинхо П.M. "Царбохyдрате-Ацтиве Ензyмес сервер". 1999.
  10. ^ ЦАЗyпедиа, ан онлине енцyцлопедиа оф царбохyдрате-ацтиве ензyмес.
  11. ^ Наумофф, D.Г. "Девелопмент оф а хиерарцхицал цлассифицатион оф тхе ТИМ-баррел тyпе глyцосиде хyдроласес". Процеедингс оф тхе Фифтх Интернатионал Цонференце он Биоинформатицс оф Геноме Регулатион анд Струцтуре. 2006, 1, 294-298.
  12. ^ Наумофф, D.Г. (2011). „Хиерарцхицал цлассифицатион оф глyцосиде хyдроласес”. Биоцхемистрy (Мосцоw). 76 (6): 622—635. ПМИД 21639842. дои:10.1134/С0006297911060022. 
  13. ^ Воцадло D. Ј.; Давиес Г. Ј.; Лаине Р.; Wитхерс С. Г. (2001). „Цаталyсис бy хен егг-wхите лyсозyме процеедс виа а цовалент интермедиате”. Натуре. 412 (6849): 835—8. ПМИД 11518970. дои:10.1038/35090602. 

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Гликозидна хидролаза на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Glikozidna_hidrolaza&oldid=27805063”