Den sukras , även känd som sukras-isomaltas-komplexet är ett komplex membran med enzymatisk aktivitet α-glykosylas som tillhör gruppen av integraler hydrolaser (glykosidaser och peptidaser innefattade).
Det finns i tarmmikrovilli hos många markdjur som däggdjur, fåglar och reptiler. Enligt olika bibliografiska källor är andra accepterade namn för detta enzym oligo-1,6-glukosidas, a-metylglukosidas, isomaltas och oligosackarid a-1,6-glukosidas.
Grafisk framställning av handlingsmekanismen för sucrase (Källa: NuFS, San Jose State University via Wikimedia Commons)
Det är ett enzym med aktivitet som liknar invertas i växter och mikroorganismer. Dess primära funktion är att hydrolysera den glykosidiska bindningen mellan monosackarider (glukos och fruktos) som utgör sackaros intagad med mat.
Det har mycket viktiga matsmältningsfunktioner, eftersom sackaros inte kan transporteras som en disackarid in i tarmscellerna och därför tillåter dess hydrolys tarmabsorptionen av dess bestående monosackarider.
Syntesen och aktiviteten av sucrase-isomaltas i tarmscellerna hos djur regleras på många nivåer: under transkription och translation, under glykosylering och även under deras post-translationella bearbetning.
När någon av dessa händelser misslyckas eller någon typ av mutation inträffar i genen som kodar för den, inträffar ett patologiskt tillstånd känt som sackarosbristsyndrom hos människor, vilket är relaterat till oförmågan att metabolisera disackarider.
egenskaper
Disackariderna som tjänar som substrat för sackaras hos däggdjur är vanligen produkten av den hydrolytiska aktiviteten hos saliv- och pankreatiska a-amylasenzymer. Detta beror på att sackaras inte bara hydrolyserar glykosidbindningarna av sackaros, utan också a-1,4-bindningarna av maltos och maltotriose och andra oligosackarider.
Dess halveringstid varierar mellan 4 och 16 timmar, så tarmsceller investerar mycket energi i syntes- och nedbrytningscyklerna för sackaras för att bibehålla sin aktivitet på relativt konstanta nivåer.
Syntes
Liksom de flesta integrerade hydrolasenzymer är sackaras (sackaras-isomaltas eller SI) ett glykoprotein som syntetiseras i borstgränsceller som en föregångspolypeptid betecknad pro-SI.
Denna föregångsmolekyl transporteras till cellernas apikala yta och där bearbetas den enzymatiskt av bukspottkörtelproteaser som delar upp den i två olika underenheter: isomaltasundenheten och sukrasunderenheten.
Isomaltas-subenheten motsvarar den aminoterminala änden av pro-SI och har ett hydrofobt segment (hydrofobt ankare) vid dess N-terminala ände. Detta gör att den kan associeras med plasmamembranet i tarmborstens gränsceller.
Genen som kodar för detta komplex hos människor är beläget på den långa armen i kromosom 3 och med tanke på den stora sekvenshomologin mellan båda subenheterna (mer än 40%) har det föreslagits att detta enzym uppstod från en genetisk dupliceringshändelse.
Båda underenheterna, isomaltas och sackaras, har visat sig kunna hydrolysera maltos och andra a-glukopyranosider, vilket gör detta dimer till ett viktigt protein i kolhydrat-matsmältningen.
Strukturera
Den initiala formen av enzymet sukras, pro-SI-polypeptiden, är ungefär 260 kDa och 1827 aminosyror. Emellertid producerar den proteolytiska aktiviteten för pankreasproteas två underenheter om 140 kDa och 120 kDa, vilket representerar isomaltas respektive sackaras.
Detta enzym är ett glykoprotein med N- och O-glykosylerade sackaridpartier och dess sekvensstudier avslöjar närvaron av mer än 19 glykosyleringsställen. Kolhydratdelarna representerar mer än 15% av proteinets vikt och består väsentligen av sialinsyra, galaktosamin, mannos och N-acetylglukosamin.
Eftersom de två underenheterna för sackaras-isomaltas-komplexet inte är exakt samma, anser många författare att detta enzym faktiskt är en heterodimer där varje underenhet består av en glykosylerad linjär polypeptidkedja som associeras genom icke-kovalenta bindningar.
Isomaltas-subenheten har ett hydrofobt segment av 20 aminosyrarester som är involverade i dess associering med membranet av enterocyter (tarmceller) och som representerar ett permanent ankare och en peptidsignal för att rikta det endoplasmiska retikulumet.
Det aktiva stället för båda subenheterna, sackaras och isomaltas, finns i plasmamembranet av enterocyter, som sticker ut i tarmlumen.
Funktioner
De huvudsakliga metaboliska funktionerna hos enzymer, såsom sacka-isomaltas, är relaterade till produktionen av glukos och fruktos från sackaros. Monosackarider som transporteras in i tarmsceller och som införlivas i olika metaboliska vägar för olika ändamål.
Verkningsmekanism för sucarase-isomaltas hos däggdjur (Källa: Areid3 via Wikimedia Commons)
Glukos, för vilka det finns specifika transportörer, kan riktas intracellulärt mot glykolys, till exempel, där dess oxidation leder till produktion av energi i form av ATP och reducerar kraften i form av NADH.
Fruktos, å andra sidan, kan också metaboliseras genom en serie reaktioner som börjar med dess fosforylering till fruktos 1-fosfat och katalyseras av ett lever-fruktokinas. Detta börjar inkluderingen av detta substrat till andra vägar för energiproduktion.
Liksom med invertasenzymet i växter har dessutom sackaras-isomaltasaktiviteten viktiga implikationer i cellulära aspekter såsom osmotiskt tryck, som vanligtvis konditionerar fysiologiska händelser såsom tillväxt, utveckling, transport av molekyler och andra.
Relaterade sjukdomar hos människor
Det finns en medfödd autosomal sjukdom hos människor känd som sackar-isomaltasbrist eller CSID (medfødt sackaras-isomaltasbrist), som är relaterat till defekter i matsmältningen av osmotiskt aktiva oligo- och disackarider.
Denna sjukdom har att göra med flera samtidiga faktorer, varav felaktig bearbetning av pro-SI-föregångsformen för enzymet, genetiska mutationer, fel under transport etc. har identifierats.
Detta tillstånd är svårt att diagnostisera, ofta förväxlas det med laktosintolerans. Därför är det också känt som "sackarosintolerans."
Det kännetecknas av utvecklingen av magkramper, diarré, kräkningar, huvudvärk tillsammans med hypoglykemi, brist på tillväxt och viktökning, ångest och överdriven gasproduktion.
referenser
- Brunner, J., Hauser, H., Braun, H., Wilson, K., Wecker, W., O'Neill, B., & Semenza, G. (1979). Föreningssättet för enzymkomplexet sukras-isomaltas med tarmborstgränsmembranet. Journal of Biologic Chemistry, 254 (6), 1821–1828.
- Cowell, G., Tranum-Jensen, J., Sjöström, H., & Norén, O. (1986). Topologi och kvartärstruktur av pro-sucrase / isomaltas och final-form sucrase / isomaltase. Biochemical Journal, 237, 455-461.
- Hauser, H., & Semenza, G. (1983). Sucrase-isomaltase: Ett stjälpt intrinsiskt protein från borstgränsmembranet. Kritiska recensioner i Bioch, 14 (4), 319–345.
- Hunziker, W., Spiess, M., Semenza, G., & Lodish, HF (1986). Sucrase-lsomaltas-komplexet: Primär struktur, membranorientering och utveckling av ett förföljd, intrinsiskt borstgränsprotein. Cell, 46, 227-234.
- Naim, HY, Roth, J., Sterchi, EE, Lentze, M., Milla, P., Schmitz, J., & Hauril, H. (1988). Sukras-isomaltasbrist hos människor. J. Clin. Investera. 82, 667-679.
- Rodriguez, IR, Taravel, FR, & Whelan, WJ (1984). Karakterisering och funktion av tarmgris sucrase-isomaltas och dess separata underenheter. Eur. J. Biochem. 143, 575-582.
- Schiweck, H., Clarke, M., & Pollach, G. (2012). Socker. I Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (Vol. 34, s. 72). Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
- Treem, W. (1995). Medfödd sukras-isomaltasbrist. Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition, 21, 1–14.