INVERTASA: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den invertas , även känd som β-fruktofuranosid frukto hydrolas, en glykosylgrupp hydrolasenzym rikligt i naturen. Den kan hydrolysera den glykosidiska bindningen mellan de två monosackariderna som utgör sackaros, vilket ger den "inverterade" sockerens glukos och fruktos.

Det finns i mikroorganismer, djur och växter, men de mest studerade enzymerna är sådana av växtursprung och bakterier och jäst, eftersom de har fungerat som en modell för många banbrytande kinetiska studier inom enzymologin.

Anläggningens molekylstruktur Invertasenzym (Källa: Jawahar Swaminathan och MSD-personal vid European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)

Invertas deltar i en katalytisk reaktion som möjliggör frisättning av glukosrester som, beroende på de fysiologiska behoven hos organismen där den uttrycks, kan användas för att erhålla ATP och NADH. Med detta är det möjligt att syntetisera lagringspolysackarider i olika organeller eller vävnader, bland andra.

Denna typ av enzym deltar också i kontrollen av differentiering och cellutveckling, eftersom de kan producera monosackarider som i växter också har viktiga funktioner i regleringen av genuttryck.

De finns vanligtvis på skinnet av vinfrukter, ärter, japanska päronväxter och havre. Även om de mest kommersiellt utnyttjade enzymerna är de från jästar som S. cerevisiae och de av vissa typer av bakterier.

egenskaper

I naturen kan olika former av invertaser hittas och detta beror främst på den organism som beaktas. Jäst har till exempel två typer av invertas: en intracellulär eller cytosolisk och en extracellulär eller periplasmisk (mellan cellväggen och plasmamembranet).

I bakterier fungerar invertaser i hydrolysen av sackaros, men när de står inför höga koncentrationer av detta substrat uppvisar de också fruktosyltransferasaktivitet, eftersom de kan överföra fruktosylrester till disackaridsackarosen.

Eftersom dessa enzymer kan fungera inom mycket brett pH-intervall har vissa författare föreslagit att de kan klassificeras som:

- Syra (pH mellan 4,5 och 5,5)

- Neutrala (pH nära 7)

- Alkaliskt (pH mellan 6,5 och 8,0).

Alkaliska invertaser har rapporterats i de flesta växter och i cyanobakterier, medan bakterier har aktiva invertaser vid neutralt och alkaliskt pH.

Vegetabiliska invertaser

I växter finns det tre typer av invertasenzymer, som finns i olika subcellulära fack och som har olika egenskaper och biokemiska egenskaper.

På samma sätt är funktionerna för varje typ av invertas som beskrivs olika, eftersom de uppenbarligen "riktar" sackarosdisccharider till specifika cellvägar i växten.

Således, enligt deras subcellulära placering, kan invertaser av växtuppkomst vara:

- Vakuolära invertaser

- Extracellulära invertaser (i cellväggen)

- Cytosoliska invertaser.

Vacuolära invertaser existerar som två lösliga och sura isoformer i vakuumets lumen, medan "extracellulära" invertaser är perifera membranproteiner, associerade med plasmamembranet genom joniska interaktioner.

Eftersom både vakuolära och extracellulära invertaser katalyserar hydrolysen av sackaros med början med fruktosresten, har de kallats P-fruktofuranosidaser och det har visats att de också verkar på andra oligosackarider som innehåller ß-fruktosrester, det vill säga de är inte specifika.

Den andra typen av växtinvertaser är cytosoliska invertaser, som också finns som två neutrala / alkaliska isoformer. Dessa är specifika för sackaros och har inte studerats lika bra som de andra två.

Strukturera

De flesta av de hittills beskrivna invertaserna har dimera och till och med multimera former. De enda kända monomera invertaser är bakterier och har i dessa organismer mellan 23 och 92 kDa molekylvikt.

De vakuolära och extracellulära invertaserna av växter har molekylvikter mellan 55 och 70 kDa och majoriteten är N-glykosylerad. Detta gäller för de flesta av de extracellulära invertaser som finns i naturen, som är förknippade med plasmamembranets yttersida.

Jästisoenzymer har något högre molekylvikter, från 135 till 270 kDa.

Andra studier utförda med bakterieenzymer har också visat att dessa enzymer har ett katalytiskt centrum rikt på p-vikta strukturer.

Funktioner

Beroende på organismen där de uttrycks kan invertasenzymerna ha många grundläggande funktioner, förutom transport av sockerarter och hydrolysen av sackaros till dess bestående monosackarider. De mest granskade naturfunktionerna är dock från växter.

Metaboliska funktioner av invertaser i växter

Sackaros, som är ett substrat för invertasenzym, är ett socker som produceras i växter under fotosyntes, varefter koldioxid reduceras, i närvaro av ljus, för att bilda kolhydrater och vatten.

Dessa kolhydrater är den viktigaste energikällan och kol i icke-fotosyntetiska växtvävnader och måste transporteras vaskulärt genom floppen och från bladen, som är de främsta fotosyntetiska organen.

Beroende på det involverade invertaset, riktas glukos- och fruktosresterna erhållna från hydrolysen av denna sackaros till olika metaboliska vägar, där de är det nödvändiga bränslet för att producera energi i form av ATP och reducera kraften i form av NADH.

Andra viktiga funktioner i växter

Förutom att vara avgörande för att erhålla metabolisk energi, deltar växtinvertaser i kontrollen av osmoregulering och i tillväxt och förlängning av växtceller.

Detta är produkten från ökningen av osmotiskt tryck genererat genom hydrolys av sackaros, som alstrar två nya osmotiskt aktiva molekyler: glukos och fruktos.

Om en bibliografisk granskning görs, kommer det att vara lätt att kontrollera att invertas också tillskrivs funktioner i försvarsmekanismerna för växter relaterade till patogener.

Det har visat sig att invertas är sambandet mellan kolhydratnedbrytning och svar på patogener, eftersom detta enzym tillhandahåller sockerarter som ökar uttrycket av sockerinducerbara gener, som vanligtvis är relaterade till uttrycket av proteiner relaterade till patogener (PR, Pathogen Related).

Industriellt utnyttjande av invertaser av mikroorganism

Sedan upptäckten har reaktionen katalyserad av invertaser industriellt utnyttjats i många handelssektorer, inklusive bryggeri- och bageriindustrin.

Inom matområdet används invertaser för beredning av gelé och sylt, godis, flytande pålägg eller fyllt med kex och choklad. Dessutom är en av dess mest populära applikationer produktionen av sirap, eftersom dessa har ett högre sockerinnehåll, men inte är mottagliga för kristallisering.

I läkemedelsindustrin är de användbara för framställning av hostsirap och matsmältningstabletter, såväl som för syntes av probiotika och prebiotika, babymat och djurfoderberedningar (särskilt för nötkreatur och bin).

De har också använts i pappersindustrin, för tillverkning av kosmetika, för produktion av etylalkohol och organiska syror såsom mjölksyra och andra. Invertaser av vegetabiliskt ursprung utnyttjas också för syntes av naturgummi.

referenser

1. Kulshrestha, S., Tyagi, P., Sindhi, V., & Sharma, K. (2013). Invertas och dess tillämpningar - En kort granskning. Journal of Pharmacy Research, 7, 792–797.
2. Lincoln, L., & More, S. (2017). Bakteriella invertaser: förekomst, produktion, biokemisk karaktärisering och betydelse av transfruktosylering. Journal of Basic Microbiology, 1–11.
3. Oddo, LP, Piazza, M., & Pulcini, P. (1999). Investera aktivitet i honung. Apidologie, 30, 57–65.
4. Roitsch, T., & González, M. (2004). Funktion och reglering av växtinvertaser: söta känslor. TRENDS in Plant, 9 (12), 606–613.
5. Roitsch, T., Balibrea, ME, Hofmann, M., Proels, R., & Sinha, AK (2003). Extracellulärt invertas: viktigt metaboliskt enzym och PR-protein. Journal of Experimental Botany, 54 (382), 513–524.
6. Strum, A. (1999). Du kommer att investera. Primära strukturer, funktioner och roller i växtutveckling och sockeruppdelning. Växtfysiologi, 121, 1–7.