LIPASE: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, LOẠI, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2025

Các lipase tạo thành một họ lớn các enzym có khả năng xúc tác quá trình thủy phân các liên kết este có trong chất nền như triglycerid, phospholipid, cholesterol este và một số vitamin.

Chúng có mặt trên thực tế trong tất cả các giới của sự sống, cả trong vi sinh vật như vi khuẩn và nấm men, cũng như trong thực vật và động vật; ở mỗi loại sinh vật các enzim này có những tính chất và đặc điểm riêng biệt để phân biệt chúng với nhau.

Biểu diễn đồ họa cấu trúc phân tử của Lipase (Nguồn: Jawahar Swaminathan và nhân viên MSD tại Viện Tin sinh học Châu Âu qua Wikimedia Commons)

Tùy thuộc vào loại phân loại, có thể phân biệt giữa lipase "thật", còn được gọi là lipase triacylglycerol và các enzym khác có hoạt tính phân giải tương tự như phospholipase, sterol esterase và retinyl-palmitate esterase.

Báo cáo đầu tiên được công bố về trình tự của một enzym lipase là của De Caro và cộng sự vào năm 1981, người đã nghiên cứu về lipase triacylglycerol của tuyến tụy từ lợn. Các nghiên cứu sau đó đã chứng minh sự tồn tại của nhiều lipase hệ thống khác trong cơ thể sống.

Các lipase quan trọng nhất ở động vật là lipase tiêu hóa do tuyến tụy và gan sản xuất, tham gia vào quá trình chuyển hóa chất béo được tiêu thụ trong chế độ ăn thường xuyên, do đó có ý nghĩa sinh lý quan trọng theo nhiều quan điểm khác nhau.

Hiện nay, các enzym này không chỉ được nghiên cứu cho mục đích lâm sàng và / hoặc chuyển hóa, mà chúng còn được sản xuất công nghiệp cho mục đích thương mại để chế biến thực phẩm và các sản phẩm khác, và có thể thu được từ việc nuôi cấy các vi sinh vật đặc biệt.

nét đặc trưng

Lipase là protein hòa tan trong nước và xúc tác phản ứng thủy phân trên cơ chất không hòa tan. Chúng được tìm thấy trong tự nhiên với sự cân bằng giữa dạng hoạt động và dạng không hoạt động và việc kích hoạt hoặc bất hoạt phụ thuộc vào các yếu tố bên trong tế bào khác nhau.

Chúng thuộc về siêu họ của các enzym hydrolase với các nếp gấp α / β, nơi các esterase, thioesterase, một số protease và peroxidase, dehalogenase và các hydrolase nội bào khác cũng được phân loại.

Lipase được mã hóa bởi các gen thuộc một họ bao gồm các gen mã hóa lipase tuyến tụy, lipase gan, lipoprotein lipase, lipase nội mô và phosphatidylserine phospholipase A1.

Cơ chế xúc tác

Một số tác giả đề xuất rằng dạng xúc tác mà các enzym này có tương tự như dạng xúc tác của serine protease, có liên quan đến sự hiện diện của ba gốc axit amin đặc biệt trong vị trí hoạt động.

Cơ chế thủy phân liên quan đến sự hình thành phức hợp enzyme-cơ chất (lipase: triglyceride), sau đó hình thành chất trung gian hemiacetal, và sau đó giải phóng một diacylglyceride và một axit béo.

Bước cuối cùng trong quá trình thủy phân, sự giải phóng axit béo khỏi vị trí hoạt động, xảy ra thông qua một mô hình được gọi là mô hình "máy phóng", ngụ ý rằng sau khi phân tách hoặc phá vỡ liên kết este, axit béo nhanh chóng bị đẩy ra khỏi vị trí. xúc tác.

Đặc tính của chất nền

Lipase có thể đặc hiệu và phân biệt giữa các chất nền như triglycerid, diacylglycerid, monoglycerid và phospholipid. Một số cụ thể về axit béo, nghĩa là về độ dài của chúng, mức độ bão hòa của chúng, v.v.

Chúng cũng có thể có tính chọn lọc về vùng mà chúng xúc tác quá trình thủy phân, điều này có nghĩa là chúng có thể có tính đặc hiệu về vị trí liên quan đến vị trí mà các phân tử axit béo liên kết với xương sống của glycerol (tại bất kỳ ba nguyên tử nào).

Kết cấu

Giống như các thành viên khác của họ enzyme mà chúng thuộc về, lipase được đặc trưng bởi cấu trúc liên kết bao gồm các xoắn α và các tấm gấp β. Vị trí xúc tác của các enzym này thường bao gồm bộ ba axit amin: serine, axit aspartic hoặc axit glutamic, và histidine.

Hầu hết các lipase là glycoprotein, tùy thuộc vào kích thước của phần carbohydrate, có trọng lượng phân tử từ 50 đến 70 kDa.

Lipase tuyến tụy của con người

Nó có 449 gốc axit amin và hai vùng riêng biệt: một đầu N, nơi tìm thấy vị trí xúc tác và nếp gấp đặc trưng của hydrolase (α / β), và một đầu cuối C khác, có kích thước nhỏ hơn và được coi là "phụ trợ", với cấu trúc được gọi là "β-sandwich".

Trọng lượng phân tử của nó là từ 45 đến 53 kDa và hoạt tính xúc tác của nó cao hơn ở nhiệt độ gần 37 ° C và ở độ pH từ 6 đến 10.

Đặc trưng

Ví dụ, tùy thuộc vào cơ quan nơi chúng được tìm thấy ở động vật có vú, lipase có các chức năng sinh lý khác nhau.

Như đã đề cập, có các lipase cụ thể trong tuyến tụy, gan, buồng trứng và tuyến thượng thận (trong thận) và trong các mô nội mô.

Lipid ở gan chịu trách nhiệm chuyển hóa các hạt lipoprotein, là những phức hợp được tạo thành bởi lipid và protein, có chức năng chủ yếu trong việc vận chuyển triglycerid và cholesterol giữa các cơ quan và mô.

Cụ thể, lipase tham gia vào quá trình thủy phân hoặc giải phóng các axit béo từ các phân tử chất béo trung tính có trong lipoprotein. Điều này là cần thiết để chiết xuất năng lượng từ các phân tử này hoặc để tái chế chúng, sử dụng chúng làm tiền chất trong quá trình tổng hợp các hợp chất khác.

Lipid nội mô có trong gan, phổi, tuyến giáp và các cơ quan sinh sản, và sự biểu hiện gen của chúng được điều chỉnh bởi các cytokine khác nhau. Các enzym này cũng tham gia vào quá trình chuyển hóa lipoprotein.

Chức năng công nghiệp

Trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm từ sữa, việc sử dụng lipase phổ biến để thủy phân các chất béo có trong sữa, có ảnh hưởng trực tiếp đến việc "tăng cường" hương vị của pho mát, kem và các sản phẩm sữa khác.

Chúng cũng được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm khác, đặc biệt là trong quá trình lên men, để cải thiện mùi vị và "khả năng tiêu hóa" của một số thực phẩm được chế biến công nghiệp.

Khác xa với ngành công nghiệp thực phẩm, việc sử dụng lipase có nguồn gốc vi sinh vật phổ biến trong công thức của chất tẩy rửa và chất tẩy rửa nói chung, giúp giảm tác hại lên môi trường mà lượng hóa chất khổng lồ có trong các sản phẩm tẩy rửa thông thường mang lại.

Người giới thiệu

1. Lowe, ME (2002). Các lipase triglycerid của tuyến tụy. Tạp chí Nghiên cứu Lipid, 43, 2007–2016.
2. Mead, JR, Irvine, SA và Ramji, DP (2002). Lipoprotein lipase: cấu trúc, chức năng, điều hòa và vai trò trong bệnh tật. J. Mol. Trung bình, 80, 753–769.
3. Perret, B., Mabile, L., Martinez, L., Tercé, F., Barbaras, R., & Collet, X. (2002). Lipase gan: mối quan hệ cấu trúc / chức năng, tổng hợp và điều hòa. Tạp chí Nghiên cứu Lipid, 43, 1163-1169.
4. Santamarina-fojo, S., González-navarro, H., Freeman, L., Wagner, E., Santamarina-fojo, S., Gonza, H.,… Nong, Z. (2004). Lipase gan, chuyển hóa Lipoprotein và hình thành xơ vữa. Xơ cứng động mạch, huyết khối và sinh học mạch máu, 24, 1750–1754.
5. Taylor, P., Kurtovic, I., Marshall, SN, Zhao, X., Simpson, BK, Kurtovic, I.,… Zhao, XIN (2012). Lipase từ Động vật có vú và Cá. Nhận xét trong Khoa học Thủy sản, 29, 37–41.