Den sukrase , også kjent som sukraseisomaltase-komplekset er et kompleks veggen med enzymatisk aktivitet α-glykosylase som hører til gruppen av integraler hydrolaser (glykosidaser og peptidaser omfattet).
Det er til stede i tarmmikrovilli fra mange landdyr som pattedyr, fugler og krypdyr. I henhold til forskjellige bibliografiske kilder er andre aksepterte navn for dette enzymet oligo-1,6-glukosidase, α-metylglukosidase, isomaltase og oligosakkarid α-1,6-glukosidase.
Grafisk fremstilling av suksessens virkningsmekanisme (Kilde: NuFS, San Jose State University via Wikimedia Commons)
Det er et enzym med aktivitet som ligner på invertase som finnes i planter og mikroorganismer. Den viktigste funksjonen er å hydrolysere glykosidbindingen mellom monosakkarider (glukose og fruktose) som utgjør sukrose inntatt med mat.
Det har svært viktige fordøyelsesfunksjoner, siden sukrose ikke kan transporteres som et disakkarid inn i tarmcellene, og dens hydrolyse tillater derfor intestinal absorpsjon av de bestanddelige monosakkaridene.
Syntese og aktivitet av sukrase-isomaltase i tarmcellene til dyr er regulert på mange nivåer: under transkripsjon og translasjon, under glykosylering og også under deres post-translasjonelle prosessering.
Når noen av disse hendelsene mislykkes eller det oppstår en form for mutasjon i genet som koder for det, oppstår en patologisk tilstand kjent som sukrosemangel syndrom hos mennesker, som er relatert til manglende evne til å metabolisere disakkarider.
kjennetegn
Disakkaridene som tjener som substrater for sukrase hos pattedyr er vanligvis produktet av den hydrolytiske aktiviteten til spytt- og bukspyttkjertel-a-amylaseenzymer. Dette er fordi sukrase ikke bare hydrolyserer glykosidbindingen til sukrose, men også a-1,4-bindinger av maltose og maltotriose og andre oligosakkarider.
Halveringstiden varierer mellom 4 og 16 timer, så tarmsceller investerer mye energi i syntesen og nedbrytningssyklusene for sukrase for å opprettholde aktiviteten på relativt konstante nivåer.
syntese
Som de fleste integrerte hydrolaseenzymer, er sukrase (sukrase-isomaltase eller SI) et glykoprotein som er syntetisert i børstegrenserceller som et forløperpolypeptid betegnet pro-SI.
Dette forløpermolekylet blir transportert til den apikale overflaten av celler, og der blir det enzymatisk behandlet av bukspyttkjertelproteaser som deler det inn i to forskjellige underenheter: isomaltase-underenheten og sukrase-underenheten.
Isomaltase-underenheten tilsvarer aminoterminalenden av pro-SI og har et hydrofobt segment (hydrofobt anker) i sin N-terminale ende. Dette gjør at den kan assosiere seg med plasmamembranen i tarmbørstens grenseceller.
Genet som koder for dette komplekset hos mennesker er lokalisert på den lange armen til kromosom 3, og gitt den store sekvenshomologien mellom begge underenheter (mer enn 40%), har det blitt antydet at dette enzymet oppsto fra en genetisk duplikasjonshendelse.
Begge underenheter, isomaltase og sukrase, har vist seg å være i stand til å hydrolysere maltose og andre a-glukopyranosider, noe som gjør denne dimeren til et viktig protein i karbohydratfordøyelsen.
Struktur
Den opprinnelige formen for enzymet sukrase, pro-SI-polypeptidet, er omtrent 260 kDa og 1827 aminosyrer. Imidlertid produserer den proteolytiske aktiviteten til pankreasproteaser to underenheter på henholdsvis 140 kDa og 120 kDa, som representerer isomaltase og sukrase.
Dette enzymet er et glykoprotein med N- og O-glykosylerte sakkariddeler, og dets sekvensstudier avslører tilstedeværelsen av mer enn 19 glykosyleringsseter. Karbohydratdelene representerer mer enn 15% av vekten av proteinet og er i det vesentlige sammensatt av sialinsyre, galaktosamin, mannose og N-acetylglukosamin.
Siden de to underenhetene til sukrase-isomaltase-komplekset ikke er nøyaktig de samme, anser mange forfattere at dette enzymet faktisk er en heterodimer der hver underenhet består av en lineær glykosylert polypeptidkjede som assosieres gjennom ikke-kovalente bindinger.
Isomaltase-underenheten har et hydrofobt segment på 20 aminosyrerester som er involvert i dets tilknytning til membranen til enterocytter (tarmceller) og som representerer et permanent anker og et peptidsignal for å målrette det endoplasmatiske retikulum.
Det aktive stedet for både underenheter, sukrase og isomaltase, finnes i plasmamembranen til enterocytter, som stikker ut i tarmlumen.
Egenskaper
De viktigste metabolske funksjonene til enzymer som sukrase-isomaltase er relatert til produksjon av glukose og fruktose fra sukrose. Monosakkarider som blir transportert inn i tarmsceller og som er innlemmet i forskjellige metabolske veier for forskjellige formål.
Handlingsmekanisme av sukarase-isomaltase hos pattedyr (Kilde: Areid3 via Wikimedia Commons)
Glukose, som det er spesifikke transportører for, kan rettes intracellulært mot glykolyse, for eksempel der dens oksidasjon fører til produksjon av energi i form av ATP og reduserer kraft i form av NADH.
Fruktose, på den annen side, kan også metaboliseres ved en serie reaksjoner som begynner med fosforylering av fruktose 1-fosfat og katalyseres av en lever fruktokinase. Dette begynner inkluderingen av dette underlaget til andre veier for energiproduksjon.
Videre, som med invertase-enzymet i planter, har sukrase-isomaltase-aktiviteten viktige implikasjoner i cellulære aspekter som osmotisk trykk, som vanligvis kondisjonerer fysiologiske hendelser som vekst, utvikling, transport av molekyler og andre.
Beslektede sykdommer hos mennesker
Det er en medfødt autosomal sykdom hos mennesker kjent som sukrase-isomaltasemangel eller CSID (Congenital sucrase-isomaltase deficiency), som er relatert til defekter i fordøyelsen av osmotisk aktive oligo- og disakkarider.
Denne sykdommen har å gjøre med flere samtidige faktorer, derav er feil identifisering av pro-SI forløperform av enzymet, genetiske mutasjoner, feil under transport, etc..
Denne tilstanden er vanskelig å diagnostisere, og blir ofte forvekslet med laktoseintoleranse. Derfor er det også kjent som "sukroseintoleranse."
Det er preget av utvikling av magekramper, diaré, oppkast, hodepine ledsaget av hypoglykemi, mangel på vekst og vektøkning, angst og overdreven gassproduksjon.
referanser
- Brunner, J., Hauser, H., Braun, H., Wilson, K., Wecker, W., O'Neill, B., & Semenza, G. (1979). Tilkoblingsmåten for enzymkomplekset sukrase-isomaltase med tarmbørstens grensemembran. Journal of Biologisk kjemi, 254 (6), 1821–1828.
- Cowell, G., Tranum-Jensen, J., Sjöström, H., & Norén, O. (1986). Topologi og kvartær struktur av pro-sukrase / isomaltase og endelig-form sukrase / isomaltase. Biochemical Journal, 237, 455-461.
- Hauser, H., & Semenza, G. (1983). Sucrase-isomaltase: Et forkjølt inntrengende protein fra børstegrensmembranen. Kritiske anmeldelser i Bioch, 14 (4), 319–345.
- Hunziker, W., Spiess, M., Semenza, G., & Lodish, HF (1986). Sucrase-lsomaltase-komplekset: Primær struktur, membranorientering og evolusjon av et forkjølt, intrinsisk børsteprotein. Cell, 46, 227-234.
- Naim, HY, Roth, J., Sterchi, EE, Lentze, M., Milla, P., Schmitz, J., & Hauril, H. (1988). Sukrase-isomaltase mangel hos mennesker. J. Clin. Investere. , 82, 667-679.
- Rodriguez, IR, Taravel, FR, & Whelan, WJ (1984). Karakterisering og funksjon av tarmgris sukrase-isomaltase og dens separate underenheter. Eur. J. Biochem. , 143, 575-582.
- Schiweck, H., Clarke, M., & Pollach, G. (2012). Sukker. I Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (Vol. 34, s. 72). Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
- Treem, W. (1995). Medfødt sukrase-isomaltase mangel. Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition, 21, 1–14.