BETA GALAKTOSIDAZ: ÖZELLIKLER, YAPI, FONKSIYONLAR - BIYOLOJI - 2025

Beta-galaktosidaz diğerleri arasında polimerler, oligosakaritlerin ve ikincil metabolitler de: β-D-veya galactohydrolase adlandırılan, β-galaktosidaz hidrolize glikosil galaktosil kalıntıları farklı molekül türlerine edebilen hidrolazlar ailesine ait olan bir enzimdir.

Daha önce "laktaz" olarak bilinen, dağılımı ve ayrıca substrat olarak görev yapan β-galaktozide oligo ve polisakkaritlerin dağılımı son derece geniştir. Bakterilerde, mantarlarda ve mayalarda bulunur; bitkilerde badem, şeftali, kayısı ve elmada, hayvanlarda mide ve bağırsak gibi organlarda bulunur.

B-galaktosidaz enziminin yapısının grafik temsili (Kaynak: Jawahar Swaminathan ve MSD personeli, Wikimedia Commons aracılığıyla Avrupa Biyoinformatik Enstitüsü)

En çok çalışılan enzim, çalışmaları genetik operonların işleyişini ve birçok düzenleyici yönünü anlamak için anahtar olan lacZ geni tarafından kodlanan E. coli'nin Lac operonudur.

Şu anda en iyi çalışılmış enzimler grubuna aittir ve en iyi bilinen işlevi, laktozun glikosidik bağlarının hidrolizidir. Kendini ifade eden organizmalarda temel metabolik işlevleri yerine getirir ve ayrıca farklı endüstriyel amaçlar için kullanılır.

Endüstriyel uygulamalar, laktoz intoleransı olan kişiler için süt ürünlerinden laktozun uzaklaştırılmasını ve çeşitli galaktosidat bileşiklerinin üretimini içerir. Ayrıca birçok süt ürününün tatlılığını, lezzetini ve sindirimini iyileştirmek için kullanılırlar.

karakteristikleri

Laktoz gibi galaktozidatlanmış substratlara ek olarak, bilinen p-galaktosidazların çoğu magnezyum ve sodyum gibi iki değerlikli metal iyonları gerektirir. Bu, yapılarında bu metaller için bağlanma yerlerinin keşfi ile kanıtlanmıştır.

Doğada bulunan p-galaktosidazlar, çalışabilecekleri çok çeşitli pH aralıklarına sahiptir. Mantar enzimleri asidik ortamlarda (2.5 ila 5.4) çalışırken, maya ve bakteriyel enzimler 6 ila 7 pH birimi arasında çalışır.

Bakteriyel β-galaktosidazlar

Bakteriler, analiz edilen diğer galaktosidazlara kıyasla büyük galakto-hidrolitik enzimlere sahiptir. Bu organizmalarda, aynı enzim üç tür enzimatik reaksiyonu katalize eder:

- Laktozu, yapıcı monosakkaritlerine hidrolize eder: galaktoz ve glikoz.

- Laktozun, Lac operonuna ait genlerin ekspresyonunun pozitif düzenlenmesinde rol alan bir disakkarit şeker olan allolaktoza transgalaktozilasyonunu katalize eder, eç.

Laktoz ile olduğu gibi allolaktozu da hidrolize eder.

Mantar β-galaktosidazlar

Mantarlar, diğer organizmalara ait enzimlere göre galaktoz tarafından inhibisyona daha duyarlı β-galaktosidaz enzimlerine sahiptir. Bununla birlikte, termostabildirler ve asidik pH aralıklarında çalışırlar.

Mantarlarda bu enzimlerin aracılık ettiği laktoz metabolizması, hücre dışı ve sitosolik olarak bölünmüştür, çünkü bu organizmalar, laktozu ekstraselüler olarak hidrolize etmek ve ürünleri hücrelere sokmak için-galaktosidazı kullanabilirler veya disakkaridi doğrudan alıp dahili olarak işleyebilirler.

yapı

Bakteriyel β-galaktosidaz enzimi tetramerik bir enzimdir (dört özdeş alt birim, AD) ve monomerlerinin her biri 1.000'den fazla amino asit kalıntısına sahiptir, bu da her biri için 100 kDa'dan fazla ve 400'den fazla moleküler ağırlık anlamına gelir. kompleks protein için kDa.

Bitkilerde ise, bunun tersine, enzim boyut olarak önemli ölçüde daha küçüktür ve genellikle aynı alt birimlerin bir dimeri olarak bulunabilir.

Her bir monomerin alanları, 1 ila 5 arasındaki sayılarla ayırt edilir. Alan 3, bir a / P "TIM" namlu yapısına sahiptir ve fıçının C-terminal ucunda aktif bölgeye sahiptir.

Enzim kompleksinin aktif bölgelerinin monomerler arasında paylaşıldığı varsayılmaktadır, bu nedenle bu enzim yalnızca bir tetramer olarak kompleks oluşturduğunda biyolojik olarak aktiftir.

Aktif bölgesi, laktozu oluşturan iki monosakkarit olan D-glikoz ve D-galaktoza bağlanma kabiliyetine sahiptir. Özellikle D-galaktoz için spesifiktir, ancak glikoz için çok spesifik değildir, bu nedenle enzim diğer galaktozidler üzerinde etkili olabilir.

Özellikleri

Hayvanlarda

İnsan bağırsaklarında, bu enzimin ana işlevi, bağırsak fırça şeklindeki hücrelerin plazma zarının lümen tarafında yer aldığından, gıda ile alınan laktozun emilmesiyle ilgilidir.

Ayrıca, bu enzimin lizozomal izoformlarının, farklı hücresel yollarda çok sayıda amaca hizmet eden birçok glikolipid, mukopolisakarid ve galaktozide glikoproteinlerin degradasyonuna katıldığı gösterilmiştir.

Bitkilerde

Bitkiler, yapraklarda ve tohumlarda β-galaktosidaz enzimlerine sahiptir. Bunlar, genel olarak alglerin ve bitkilerin özelliği olan galaktolipidlerin katabolizmasında önemli işlevler yerine getirir.

Bu organizmalarda β-galaktosidaz, bitki büyümesi, meyve olgunlaşması süreçlerine katılır ve daha yüksek bitkilerde bu, hücre duvarının galakoside polisakkaritlerinden galaktosil kalıntılarını hidrolize edebilen bilinen tek enzimdir.

Endüstride ve araştırmada

Süt ürünleriyle ilgili gıda endüstrisinde,-galaktosidaz enzimi, süt ürünlerinde bulunan laktozun hidrolizini katalize etmek için kullanılır ve bu, bu ürünlerin depolanmasıyla ilgili kusurların çoğundan sorumludur.

Bu şekerin hidrolizi, sütün ticari türevlerinin çoğunda partiküllerin çökelmesini, donmuş sütlü tatlıların kristalleşmesini ve "kumlu" dokuların varlığını önlemeyi amaçlamaktadır.

Endüstriyel olarak kullanılan p-galaktosidaz, Kluyveromyces lactis mayası tarafından üretilen enzim de yaygın olarak kullanılmasına rağmen, yaygın olarak Aspergillus sp. Mantarından elde edilir.

Bilimsel terimlerle "laktoz fermentasyonu" olarak çevrilen β-galaktosidaz aktivitesi, farklı tipteki numunelerde bulunan gram negatif Enterobacteriaceae'nin tanımlanması için rutin olarak test edilir.

Ayrıca tıbbi anlamda laktozsuz süt ürünleri üretimi ve laktoz intoleransı olan kişilerin süt ve türevlerini (yoğurt, peynir, dondurma, tereyağı, krema vb.) Sindirmek için kullandıkları tabletlerin formülasyonunda kullanılır. .

Bu enzimin özel destekler üzerinde kimyasal olarak immobilizasyonu sayesinde immünolojik testler ve toksikolojik analizlerden gen ekspresyonunun analizine ve patolojilerin teşhisine kadar çeşitli amaçlar için "biyosensör" veya "biyomarker" olarak kullanılır.

Referanslar

1. Henrissat, B. ve Daviest, G. (1997). Glikozit hidrolazların yapısal ve sekans bazlı sınıflandırılması. Current Biology, 7, 637-644.
2. Huber, R. (2001). Beta (B) -Galaktosidaz. Academic Press, 212–214.
3. Husain, Q. (2010). β Galaktosidazlar ve potansiyel uygulamaları: bir inceleme. Biyoteknolojide Eleştirel İncelemeler, 30, 41–62.
4. Juers, DH, Matthews, BW ve Huber, RE (2012). LacZ B-galaktosidaz: Tarihi ve moleküler biyolojik önemi olan bir enzimin yapısı ve işlevi. Protein Science, 21,1792-1807.
5. Lee, BY, Han, JA, Im, JS, Morrone, A., Johung, K., Goodwin, C.,… Hwang, ES (2006). Yaşlanma ile ilişkili β-galaktosidaz, lizozomal β-galaktosidazdır. Yaşlanma Hücresi, 5, 187–195.
6. Matthews, BW (2005). E. coli β-galaktosidazın yapısı. CR Biyolojileri, 328, 549-556.
7. McCarter, JD ve Withers, SG (1994). Enzimatik glikozit hidrolizinin mekanizmaları. Yapısal Biyolojide Güncel Görüş, 4, 885–892.
8. Richmond, M., Gray, J. ve Stine, C. (1981). Beta-Galaktosidaz: Teknolojik Uygulama, Beslenme Kaygıları ve Hareketsizleştirme ile İlgili Son Araştırmaların Gözden Geçirilmesi. J Dairy Sci, 64, 1759–1771.
9. Wallenfels, K. ve Weil, R. (1972). B-Galaktosidaz.