INVERTASA: ÖZELLIKLER, YAPI, FONKSIYONLAR - BIYOLOJI - 2025

İnvertaz da β-fruktofuranosid frukto hidrolaz, bir glıkosıl hıdrolaz enzim doğada bolca olarak da bilinir. Sükrozu oluşturan iki monosakkarit arasındaki glikosidik bağı hidrolize ederek "tersine çevrilmiş" şeker glikozu ve fruktoz üretebilir.

Mikroorganizmalarda, hayvanlarda ve bitkilerde bulunur, ancak en çok çalışılan enzimler, bitki kökenli olanlar ve enzimoloji alanında birçok öncü kinetik çalışma için bir model oluşturdukları için bakteri ve mayalardır.

Bitkinin moleküler yapısı İnvertaz enzimi (Kaynak: Jawahar Swaminathan ve MSD personeli, Avrupa Biyoinformatik Enstitüsü, Wikimedia Commons aracılığıyla)

İnvertaz, ifade edildiği organizmanın fizyolojik ihtiyaçlarına bağlı olarak ATP ve NADH elde etmek için kullanılabilen glikoz kalıntılarının salınmasına izin veren bir katalitik reaksiyona katılır. Bununla, depolama polisakkaritlerini diğerleri arasında farklı organellerde veya dokularda sentezlemek mümkündür.

Bu tip enzim, bitkilerde gen ekspresyonunun düzenlenmesinde de önemli fonksiyonlara sahip olan monosakkaritleri üretebildikleri için, farklılaşma ve hücresel gelişimin kontrolüne de katılır.

Genellikle asma meyveleri, bezelye, Japon armut bitkileri ve yulaf kabuğunda bulunurlar. Ticari olarak en çok kullanılan enzimler S. cerevisiae gibi mayalar ve belirli bakteri türlerindendir.

karakteristikleri

Doğada, farklı invertaz formları bulunabilir ve bu, esas olarak dikkate alınan organizmaya bağlıdır. Örneğin mayalar iki tip invertaza sahiptir: hücre içi veya sitozolik ve hücre dışı veya periplazmik (hücre duvarı ile plazma zarı arasında).

Bakterilerde, invertazlar sükrozun hidrolizinde işlev görür, ancak bu substratın yüksek konsantrasyonları ile karşılaştıklarında, fruktozil kalıntılarını disakkarit sükroza transfer edebildikleri için fruktosiltransferaz aktivitesi de sergilerler.

Bu enzimler çok geniş pH aralıklarında çalışabildiğinden, bazı yazarlar şu şekilde sınıflandırılabileceklerini önermişlerdir:

- Asidik (pH 4,5 ile 5,5 arasında)

- Nötrler (pH 7'ye yakın)

- Alkali (pH 6.5 ile 8.0 arasında).

Çoğu bitkide ve siyanobakterilerde alkali invertazlar rapor edilmişken, bakteriler nötr ve alkali pH'ta aktif invertazlara sahiptir.

Sebze İnvertazları

Bitkilerde, farklı hücre altı bölmelerinde bulunan ve farklı özelliklere ve biyokimyasal özelliklere sahip üç tip invertaz enzimi vardır.

Benzer şekilde, açıklanan her bir invertaz tipinin fonksiyonları, görünüşte sakaroz disakkaritleri bitkideki spesifik hücresel yollara "yönlendirdikleri" için farklıdır.

Bu nedenle, hücre altı konumlarına göre, bitki kaynaklı invertazlar şunlar olabilir:

- Vakuolar invertazlar

- Hücre dışı invertazlar (hücre duvarında)

- Sitozolik invertazlar.

Vakuolar invertazlar, vakuolün lümeninde iki çözünür ve asidik izoform olarak bulunurken, "hücre dışı" invertazlar, iyonik etkileşimler yoluyla plazma membranı ile bağlantılı periferik membran proteinleridir.

Hem vakuolar hem de hücre dışı invertazlar, fruktoz kalıntısından başlayarak sükrozun hidrolizini katalizledikleri için, bunlar-fruktofuranosidazlar olarak adlandırılmış ve β-fruktoz kalıntılarını içeren diğer oligosakkaritler üzerinde de etkili oldukları gösterilmiştir, yani, spesifik değillerdir.

Bitki invertazlarının diğer türü, iki nötr / alkali izoform olarak da bulunan sitozolik invertazlardır. Bunlar sakaroza özgüdür ve diğer ikisi kadar iyi çalışılmamıştır.

yapı

Şimdiye kadar tarif edilen invertazların çoğu dimerik ve hatta multimerik formlara sahiptir. Bilinen tek monomerik invertazlar bakterilere aittir ve bu organizmalarda 23 ile 92 kDa arasında moleküler ağırlığa sahiptir.

Bitkilerin vakuolar ve hücre dışı invertazları, 55 ile 70 kDa arasında moleküler ağırlıklara sahiptir ve çoğunluğu N-glikosile edilmiştir. Bu, doğada bulunan ve plazma zarının dış yüzü ile ilişkili olan hücre dışı invertazların çoğu için geçerlidir.

Maya izoenzimleri, 135 ila 270 kDa arasında değişen biraz daha yüksek moleküler ağırlıklara sahiptir.

Bakteriyel enzimlerle yapılan diğer çalışmalar da, bu enzimlerin fold katlı yapılardan zengin bir katalitik merkeze sahip olduğunu göstermiştir.

Özellikleri

Eksprese edildikleri organizmaya bağlı olarak, invertaz enzimleri şekerlerin taşınmasına ve sükrozun bileşen monosakkaritlerine hidrolizine ek olarak birçok temel işlevi yerine getirebilir. Bununla birlikte, en çok incelenen doğal işlevler bitkilerdendir.

Bitkilerde invertazların metabolik fonksiyonları

İnvertaz enzimi için bir substrat olan sükroz, bitkilerde fotosentez sırasında üretilen, ardından ışık varlığında karbondioksit indirgenerek karbonhidrat ve su oluşturan şekerlerden biridir.

Bu karbonhidratlar, fotosentetik olmayan bitki dokularındaki ana enerji ve karbon kaynağıdır ve ana fotosentetik organlar olan floem ve yapraklardan vasküler olarak taşınmalıdır.

İlgili invertaza bağlı olarak, bu sakarozun hidrolizinden elde edilen glikoz ve fruktoz kalıntıları, ATP formunda enerji üretmek ve NADH formunda indirgeme gücü için gerekli yakıt oldukları farklı metabolik yollara yönlendirilir.

Bitkilerdeki diğer önemli fonksiyonlar

Bitki invertazları, metabolik enerji elde etmek için çok önemli olmanın yanı sıra, osmoregülasyonun kontrolüne ve bitki hücrelerinin büyümesine ve uzamasına katılır.

Bu, ozmotik olarak aktif iki yeni molekül oluşturan sükrozun hidroliziyle üretilen ozmotik basınçtaki artışın sonucudur: glikoz ve fruktoz.

Bir bibliyografik inceleme yapılırsa, invertazın patojenlerle ilgili bitkilerin savunma mekanizmalarında da işlevlerle ilişkilendirildiğini doğrulamak kolay olacaktır.

İnvertazın, karbonhidrat bozunması ile patojenlere verilen yanıtlar arasındaki bağlantı olduğu tespit edilmiştir, çünkü bu enzim, genellikle ilgili proteinlerin ekspresyonu ile ilişkili olan şekerle indüklenebilir genlerin ekspresyonunu artıran şekerleri sağlar. patojenler (PR, Patojenle İlgili).

Mikroorganizma invertazlarının endüstriyel kullanımı

Keşfedilmesinden bu yana, invertazlar tarafından katalize edilen reaksiyon, bira ve fırıncılık endüstrileri dahil olmak üzere birçok ticaret sektöründe endüstriyel olarak istismar edildi.

Gıda alanında invertazlar, jöleler ve reçeller, tatlılar, sıvı soslar veya bisküvi ve çikolata ile doldurulmuş malzemelerin hazırlanmasında kullanılır. Buna ek olarak, en popüler uygulamalarından biri şurup üretimidir, çünkü bunlar daha yüksek şeker içeriğine sahiptir, ancak kristalleşmeye duyarlı değildir.

İlaç endüstrisinde öksürük şuruplarının ve sindirime yardımcı tabletlerin hazırlanmasında ve ayrıca probiyotiklerin ve prebiyotiklerin, bebek maması ve hayvan yemi formülasyonlarının (özellikle sığır ve arılar için) sentezinde faydalıdırlar.

Ayrıca kağıt endüstrisinde, kozmetik üretiminde, etil alkol ve laktik asit ve diğerleri gibi organik asitlerin üretiminde de kullanılmıştır. Bitkisel kökenli invertazlar da doğal kauçukların sentezi için kullanılmaktadır.

Referanslar

1. Kulshrestha, S., Tyagi, P., Sindhi, V. ve Sharma, K. (2013). Ters çevirme ve uygulamaları - Kısa bir inceleme. Eczacılık Araştırmaları Dergisi, 7, 792–797.
2. Lincoln, L. ve More, S. (2017). Bakteriyel invertazlar: Oluşumu, üretimi, biyokimyasal karakterizasyonu ve transfrüktozilasyonun önemi. Temel Mikrobiyoloji Dergisi, 1–11.
3. Oddo, LP, Piazza, M. ve Pulcini, P. (1999). Bala yatırım yapın. Apidologie, 30, 57–65.
4. Roitsch, T. ve González, M. (2004). Bitki invertazlarının işlevi ve düzenlenmesi: tatlı hisler. Plant in TRENDS, 9 (12), 606–613.
5. Roitsch, T., Balibrea, ME, Hofmann, M., Proels, R. ve Sinha, AK (2003). Hücre dışı invertaz: anahtar metabolik enzim ve PR proteini. Deneysel Botanik Dergisi, 54 (382), 513–524.
6. Strum, A. (1999). Yatırım yapacaksınız. Bitki Gelişiminde ve Sakkaroz Bölümlemede Temel Yapılar, Fonksiyonlar ve Roller. Bitki Fizyolojisi, 121, 1–7.