Войти
| trehalase (гликопротеин мембраны щеточной каймы) | |
|---|---|
 Trehalase | |
| Identifiers | |
| Symbol | TREH |
| ген NCBI | 11181 |
| HGNC | 12266 |
| OMIM | 275360 |
| RefSeq | NM_007180 |
| UniProt | O43280 |
| Прочие данные | |
| номер EC | 3.2.1.28 |
| Локус | Chr. 11 q23.3 |
Фермент Треалаза представляет собой гликозидгидролазу, продуцируемую клетками щеточной каймы тонкой кишки., который катализирует превращение трегалозы в глюкозу. 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 до двух молекул глюкозы ферментом трегалазой. В Saccharomyces cerevisiae обнаружены два типа трегалазы, а именно. нейтральная треалаза (NT) и кислая треалаза (AT) классифицированы в соответствии с их оптимумом pH [4]. NT имеет оптимальный pH 7,0, а AT - 4,5.
Недавно было сообщено, что более 90% общей активности AT в S. cerevisiae является внеклеточной и расщепляет внеклеточную трегалозу до глюкозы в периплазматическом пространстве.
Одна молекула трегалозы гидролизуется до двух молекул глюкозы ферментом трегалазой. Ферментативный гидролиз трегалозы впервые наблюдался у Aspergillus niger Буркло в 1893 году. Фишер сообщил об этой реакции у S. cerevisiae в 1895 году. С тех пор фермент, гидролизующий трегалозу, трегалоза (α, α-трегалоза-1-C) -глюкогидролаза, EC 3.2.1.28) сообщалось о многих других организмах, включая растения и животных. Хотя не известно, что трегалоза вырабатывается млекопитающими, обнаружено, что фермент трегалоза присутствует в мембране щеточной каймы почек и мембранах ворсинок кишечника. В кишечнике функция этого фермента заключается в гидролизе проглоченной трегалозы. Люди с дефектом кишечной трегалозы страдают диареей, когда они едят продукты с высоким содержанием трегалозы, такие как грибы. Гидролиз трегалозы с помощью фермента треалазы является важным физиологическим процессом для различных организмов, таких как прорастание грибковых спор, полет насекомых и возобновление роста покоящихся клеток.
Сообщалось о трегалозе. присутствовать в качестве запасного углевода в Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium и некоторых актиномицетах и может частично отвечать за их свойства устойчивости. Большинство ферментов треалазы, выделенных из бактерий, имеют оптимальное значение pH 6,5–7,5. Фермент треалаза Mycobacterium smegmatis представляет собой мембраносвязанный белок. Периплазматическая треалаза Escherichia coli K12 индуцируется ростом при высокой осмолярности. гидролиз трегалозы до глюкозы происходит в периплазме, и затем глюкоза транспортируется в бактериальную клетку. О другой цитоплазматической треалазе также сообщалось из E. coli. Ген, кодирующий эту цитоплазматическую треалазу, обладает высокой гомологией с периплазматической треалазой.
В царстве растений, хотя о трегалозе сообщалось от нескольких птеридофитов, включая Selaginella lepidophylla и Botrychium lunaria; сахар редко встречается в сосудистых растениях и обнаружен только в созревающих плодах некоторых представителей Apiaceae и в листьях устойчивого к высыханию покрытосеменных Myrothamnus flabellifolius. Но фермент треалаза повсеместно присутствует в растениях. Вызывает недоумение тот факт, что треалаза присутствует в высших растениях, хотя ее субстрат отсутствует. Не было продемонстрировано четкой роли активности треалазы в растениях. Однако трегалоза подавляет синтез своего предшественника, трегалозо-6-фосфата, регулятора метаболизма растений; следовательно, может потребоваться его удаление. Было высказано предположение, что трегалазы могут играть роль в защитных механизмах или фермент может играть роль в деградации трегалозы, полученной из связанных с растениями микроорганизмов.
Сообщалось о двух различных трегалазах из S. cerevisiae. Один из них регулируется цАМФ -зависимым фосфорилированием и локализуется в цитозоле. Вторая активность треалазы обнаруживается в вакуолях. Оптимум pH цитозольной трегалзы был определен как приблизительно 7,0 и, следовательно, упоминается как «нейтральная треалаза» (NT); тогда как вакуолярная трегалаза наиболее активна при pH 4,5 и, следовательно, называется «кислой трегалазой» (AT). Эти ферменты кодируются двумя разными генами - NTH1 и ATH1 соответственно.
Цитозольный фермент треалаза, NT, был очищен и подробно охарактеризован из S. cerevisiae. В неденатурирующих гелях этот ферментный белок показал молекулярную массу 160 кДа, тогда как при электрофорезе в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия (SDS-PAGE ) он показал массу 80 кДа. Этот фермент гидролаза специфичен для трегалозы. Сообщается, что км NT составляет 5,7 мм. Геном, ответственным за активность треалазы у S. cerevisiae, является NTH1. Этот ген имеет открытую рамку считывания из 2079 пар оснований (п.н.), кодируя белок из 693 аминокислот, что соответствует молекулярной массе 79569 Да.
Активность NT регулируется фосфорилированием-дефосфорилированием белка. Фосфорилирование цАМФ-зависимой протеинкиназой активирует NT. Дефосфорилирование очищенного фосфорилированного фермента щелочной фосфатазой вызвало почти полную инактивацию активности фермента; но восстановление активности фермента можно было наблюдать по рефосфорилированию при инкубации с АТФ и протеинкиназой. Активность NT в неочищенных экстрактах усиливается поликатионами, тогда как активность очищенных фосфорилированных NT ими ингибируется. Было обнаружено, что активация сырых экстрактов происходит из-за удаления полифосфатов, оба из которых ингибируют активность NT.
По данным гель-фильтрационной хроматографии молекулярная масса AT составила 218 кДа. AT представляет собой гликопротеин . Он содержит 86% углеводов. Сообщалось, что созревание AT представляет собой поэтапный процесс, начинающийся с не содержащего углеводов белка 41 кДа; эта форма затем подвергается гликозилированию ядра в эндоплазматическом ретикулуме с образованием гликоль-белка 76 кДа. В тельцах Гольджи белок дополнительно гликозилируется, давая форму 180 кДа, которая в конечном итоге достигает зрелости в вакуолях, где его молекулярная масса становится около 220 кДа. Неуглеводная белковая часть фермента 41 кДа была получена обработкой эндогликозидазой Н очищенного АТ, полученного после электрофореза в геле с додецилсульфатом натрия27. AT показал кажущееся Km для трегалозы около 4,7 мМ при pH 4,5. Ген, ответственный за активность AT в S. cerevisiae, - это ATH1.
Ath1p, то есть AT, как сообщается, необходим S. cerevisiae для использования внеклеточной трегалозы в качестве источника углерода16. Мутант дрожжей с делецией ATH1 не мог расти в среде с трегалозой в качестве источника углерода.
Исследователи предположили, что AT перемещается из места своего синтеза в периплазматическое пространство, где он связывает экзогенную трегалозу, чтобы интернализовать ее и гидролизовать в вакуолях. Недавно было показано, что более 90% активности AT в S. cerevisiae является внеклеточной, а гидролиз трегалозы до глюкозы происходит в периплазматическом пространстве. Ранее сообщалось, что сильно гликозилированный белок gp37, который является продуктом гена YGP1, очищается совместно с активностью АТ. Сообщалось также, что активность инвертазы очищается совместно с активностью AT. Считалось, что физической ассоциации AT с этими двумя белками достаточно для секретирования AT посредством путей секреции инвертазы и gp37 в отсутствие какого-либо известного сигнала секреции Ath1p.
В штамме Candida utils также сообщалось об одной регуляторной и одной нерегулирующей треалазе. Сообщалось, что эти два фермента различаются по молекулярной массе, поведению при ионообменной хроматографии и кинетическим свойствам. Регуляторная треалаза оказалась цитоплазматическим ферментом, а нерегулирующий фермент в основном обнаруживался в вакуолях. Но в более позднем сообщении было продемонстрировано, что у штамма C. utils отсутствует какая-либо обнаруживаемая активность АТ, но присутствует только активность NT. Активность AT не была обнаружена в этом штамме, хотя было показано, что этот штамм использует внеклеточную трегалозу в качестве источника углерода.
