Các sucrose , còn được gọi là phức tạp sucrose-isomaltase là một màng phức hợp với hoạt động của enzyme α-glycosylase thuộc nhóm tích hydrolases (glycosidases và peptidase gồm).
Nó có trong vi nhung mao đường ruột của nhiều loài động vật trên cạn như động vật có vú, chim và bò sát. Theo các nguồn thư mục khác nhau, các tên được chấp nhận khác cho enzym này là oligo-1,6-glucosidase, α-methyl glucosidase, isomaltase và oligosaccharide α-1,6-glucosidase.
Biểu diễn đồ họa cơ chế hoạt động của sucrase (Nguồn: NuFS, Đại học bang San Jose qua Wikimedia Commons)
Nó là một loại enzyme có hoạt tính tương tự như invertase được tìm thấy trong thực vật và vi sinh vật. Chức năng chính của nó là thủy phân liên kết glycosidic giữa các monosaccharide (glucose và fructose) tạo nên đường sucrose ăn vào thức ăn.
Nó có các chức năng tiêu hóa rất quan trọng, vì sucrose không thể được vận chuyển dưới dạng disaccharide vào tế bào ruột và do đó, quá trình thủy phân của nó cho phép ruột hấp thụ các monosaccharide cấu thành của nó.
Sự tổng hợp và hoạt động của sucrase-isomaltase trong tế bào ruột của động vật được điều chỉnh ở nhiều cấp độ: trong quá trình phiên mã và dịch mã, trong quá trình glycosyl hóa và cả trong quá trình xử lý sau dịch mã của chúng.
Khi bất kỳ sự kiện nào trong số này không thành công hoặc một số loại đột biến xảy ra trong gen mã hóa nó, một tình trạng bệnh lý được gọi là hội chứng thiếu hụt sucrose xảy ra ở người, có liên quan đến việc không có khả năng chuyển hóa disaccharides.
nét đặc trưng
Các disaccharid đóng vai trò như chất nền cho sucrase ở động vật có vú thường là sản phẩm của hoạt động thủy phân của các enzym α-amylase của tuyến tụy và nước bọt. Điều này là do sucrase không chỉ thủy phân các liên kết glycosidic của sucrose, mà còn cả các liên kết α-1,4 của maltose và maltotriose và các oligosaccharide khác.
Thời gian bán hủy của nó thay đổi từ 4 đến 16 giờ, vì vậy các tế bào ruột đầu tư rất nhiều năng lượng vào chu trình tổng hợp và phân hủy sucrase để duy trì hoạt động của nó ở mức tương đối ổn định.
Tổng hợp
Giống như hầu hết các enzym hydrolase toàn phần, sucrase (sucrase-isomaltase hoặc SI) là một glycoprotein được tổng hợp trong các tế bào viền bàn chải dưới dạng polypeptide tiền thân được ký hiệu là pro-SI.
Phân tử tiền chất này được vận chuyển đến bề mặt đỉnh của tế bào và ở đó nó được xử lý bằng enzym bởi các protease tuyến tụy chia nó thành hai tiểu đơn vị khác nhau: tiểu đơn vị isomaltase và tiểu đơn vị sucrase.
Tiểu đơn vị isomaltase tương ứng với đầu tận cùng amin của pro-SI và có một đoạn kỵ nước (neo kỵ nước) ở đầu tận cùng N của nó. Điều này cho phép nó liên kết với màng sinh chất của các tế bào viền bàn chải ruột.
Gen mã hóa phức hợp này ở người nằm trên nhánh dài của nhiễm sắc thể số 3, và do sự tương đồng về trình tự tuyệt vời giữa cả hai tiểu đơn vị (hơn 40%), người ta cho rằng enzym này sinh ra từ một sự kiện sao chép gen.
Cả hai tiểu đơn vị, isomaltase và sucrase, đã được chứng minh là có khả năng thủy phân maltose và các α-glucopyranoside khác, làm cho chất dimer này trở thành một protein quan trọng trong quá trình tiêu hóa carbohydrate.
Kết cấu
Dạng ban đầu của enzyme sucrase, polypeptide pro-SI, là khoảng 260 kDa và 1827 axit amin. Tuy nhiên, hoạt động phân giải protein của protease tuyến tụy tạo ra hai tiểu đơn vị 140 kDa và 120 kDa, đại diện cho isomaltase và sucrase, tương ứng.
Enzyme này là một glycoprotein với các phần saccharide được glycosyl hóa N và O và các nghiên cứu trình tự của nó cho thấy sự hiện diện của hơn 19 vị trí glycosyl hóa. Các phần carbohydrate chiếm hơn 15% trọng lượng của protein và chủ yếu bao gồm axit sialic, galactosamine, mannose và N-acetylglucosamine.
Vì hai tiểu đơn vị của phức hợp sucrase-isomaltase không hoàn toàn giống nhau, nhiều tác giả cho rằng enzyme này thực sự là một heterodimer trong đó mỗi tiểu đơn vị bao gồm một chuỗi polypeptide glycosyl hóa tuyến tính liên kết thông qua các liên kết không cộng hóa trị.
Tiểu đơn vị isomaltase có một phân đoạn kỵ nước gồm 20 gốc axit amin có liên quan đến sự liên kết của nó với màng tế bào ruột (tế bào ruột) và đại diện cho một mỏ neo vĩnh viễn và một tín hiệu peptit để nhắm mục tiêu vào lưới nội chất.
Vị trí hoạt động của cả hai tiểu đơn vị, sucrase và isomaltase, được tìm thấy trong màng sinh chất của các tế bào ruột, nhô ra trong lòng ruột.
Đặc trưng
Các chức năng trao đổi chất chính của các enzym như sucrase-isomaltase liên quan đến việc sản xuất glucose và fructose từ sucrose. Monosaccharide được vận chuyển vào các tế bào ruột và được kết hợp vào các con đường trao đổi chất khác nhau cho các mục đích khác nhau.
Cơ chế hoạt động của Sucarase-Isomaltase ở động vật có vú (Nguồn: Areid3 qua Wikimedia Commons)
Glucose, trong đó có các chất vận chuyển cụ thể, có thể được hướng nội tế bào theo hướng đường phân, ví dụ, ở đó quá trình oxy hóa của nó dẫn đến sản xuất năng lượng dưới dạng ATP và giảm năng lượng dưới dạng NADH.
Mặt khác, fructose cũng có thể được chuyển hóa bằng một loạt phản ứng bắt đầu bằng sự phosphoryl hóa của nó thành fructose 1-phosphate và được xúc tác bởi một fructokinase ở gan. Điều này bắt đầu đưa chất nền này vào các tuyến sản xuất năng lượng khác.
Hơn nữa, cũng như với enzyme invertase trong thực vật, hoạt động của sucrase-isomaltase có ý nghĩa quan trọng trong các khía cạnh tế bào như áp suất thẩm thấu, thường điều kiện các sự kiện sinh lý như tăng trưởng, phát triển, vận chuyển các phân tử và các hoạt động khác.
Các bệnh liên quan ở người
Có một bệnh autosomal bẩm sinh ở người được gọi là thiếu hụt sucrase-isomaltase hoặc CSID (Thiếu hụt sucrase-isomaltase bẩm sinh), có liên quan đến các khiếm khuyết trong quá trình tiêu hóa các oligo- và disaccharid hoạt động thẩm thấu.
Căn bệnh này có liên quan đến một số yếu tố đồng thời, trong đó đã xác định được quá trình xử lý không chính xác của dạng tiền chất pro-SI của enzyme, đột biến gen, lỗi trong quá trình vận chuyển, v.v. đã được xác định.
Tình trạng này rất khó chẩn đoán, thường bị nhầm lẫn với chứng không dung nạp lactose. Do đó, nó còn được gọi là "không dung nạp đường sucrose."
Nó được đặc trưng bởi sự phát triển của các cơn đau quặn bụng, tiêu chảy, nôn mửa, đau đầu kèm theo hạ đường huyết, thiếu tăng trưởng và tăng cân, lo lắng và sản xuất nhiều khí.
Người giới thiệu
- Brunner, J., Hauser, H., Braun, H., Wilson, K., Wecker, W., O'Neill, B., & Semenza, G. (1979). Phương thức liên kết của Phức hợp Enzyme Sucrase-Isomaltase với Màng biên giới của bàn chải ruột. Tạp chí Hóa học Sinh học, 254 (6), 1821–1828.
- Cowell, G., Tranum-Jensen, J., Sjöström, H., & Norén, O. (1986). Cấu trúc liên kết và cấu trúc bậc bốn của pro-sucrase / isomaltase và sucrase / isomaltase dạng cuối cùng. Tạp chí Hóa sinh, 237, 455-461.
- Hauser, H., & Semenza, G. (1983). Sucrase-Isomaltase: Một protein nội tại có cuống của màng viền bàn chải. Đánh giá phê bình trong Bioch, 14 (4), 319–345.
- Hunziker, W., Spiess, M., Semenza, G., & Lodish, HF (1986). Phức hợp Sucrase-lsomaltase: Cấu trúc chính, Định hướng màng, và Sự tiến hóa của một protein viền bên trong, có cuống. Ô, 46, 227-234.
- Naim, HY, Roth, J., Sterchi, EE, Lentze, M., Milla, P., Schmitz, J., & Hauril, H. (1988). Sự thiếu hụt men isomaltase ở người. J. Clin. Đầu tư. , 82, 667-679.
- Rodriguez, IR, Taravel, FR, & Whelan, WJ (1984). Đặc điểm và chức năng của men sucrase-isomaltase ở ruột lợn và các tiểu đơn vị riêng biệt của nó. Eur J. Sinh hóa. , 143, 575-582.
- Schiweck, H., Clarke, M., & Pollach, G. (2012). Đường. Trong Bách khoa toàn thư về Hóa học Công nghiệp của Ullmann (Tập 34, trang 72). Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
- Treem, W. (1995). Thiếu Sucrase-Isomaltase bẩm sinh. Tạp chí Dinh dưỡng và Tiêu hóa Nhi khoa, 21, 1–14.