LIPĀZE: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA, VEIDI, FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

The lipāzes veido lielu ģimenes fermentu, kas spēj katalizēt hidrolīzi estera zīmju prezentēt pamatnēm, tādām kā triglicerīdu, fosfolipīdu, holesterīna esteru un dažu vitamīnu.

Tie ir sastopami praktiski visās dzīves valstībās, gan mikroorganismos, piemēram, baktērijās un raugos, gan augos un dzīvniekos; katram organisma tipam šiem fermentiem ir īpašas īpašības un īpašības, kas tos atšķir viens no otra.

Lipāzes molekulārās struktūras grafisks attēlojums (Avots: Jawahar Swaminathan un MSD darbinieki Eiropas Bioinformatikas institūtā, izmantojot Wikimedia Commons)

Atkarībā no klasifikācijas veida var nošķirt "īstās" lipāzes, kas pazīstamas arī kā triacilglicerīna lipāzes, un citiem fermentiem ar līdzīgu lipolītisku aktivitāti, piemēram, fosfolipāzes, sterīna esterāzes un retinil-palmitāta esterāzes.

Pirmais publicētais ziņojums par lipāzes enzīma secību bija De Caro et al., 1981. gadā, kurš pētīja aizkuņģa dziedzera triacilglicerīna lipāzi no cūkām. Vēlāki pētījumi parādīja daudzu citu sistēmisku lipāžu esamību dzīvos organismos.

Vissvarīgākie dzīvnieku lipāzes ir gremošanas lipāzes, ko ražo aizkuņģa dziedzeris un aknas, kuras regulāri piedalās uzturā patērēto tauku metabolismā, un tāpēc no dažādiem aspektiem tām ir svarīga fizioloģiska ietekme.

Pašlaik šie fermenti tiek pētīti ne tikai klīniskos un / vai metabolisma nolūkos, bet arī rūpnieciski ražoti komerciālos nolūkos pārtikas un citu produktu pārstrādei, un tos var iegūt, kultivējot īpašus mikroorganismus.

raksturojums

Lipāzes ir ūdenī šķīstoši proteīni un katalizē hidrolītiskās reakcijas uz nešķīstošiem substrātiem. Tie dabā ir sastopami līdzsvarā starp aktīvo formu un neaktīvo formu, un aktivizēšana vai inaktivācija ir atkarīga no dažādiem iekšējiem šūnu faktoriem.

Tie pieder pie hidrolāžu enzīmu virsģimenes ar α / β krokām, kur klasificē arī esterāzes, tioesterāzes, dažas proteāzes un peroksidāzes, dehalogenāzes un citas intracelulāras hidrolāzes.

Lipāzes kodē gēni, kas pieder pie ģimenes, kurā ietilpst gēni, kas kodē aizkuņģa dziedzera lipāzi, aknu lipāzi, lipoproteīnu lipāzi, endotēlija lipāzi un fosfatidilserīna fosfolipāzi A1.

Katalītiskais mehānisms

Daži autori ierosina, ka šo enzīmu katalīzes forma ir analoga serīna proteāžu formai, kas ir saistīta ar trīs īpašu aminoskābju atlikumu klātbūtni aktīvajā vietā.

Hidrolīzes mehānisms ietver fermenta-substrāta kompleksa (lipāze: triglicerīds) veidošanos, pēc tam pusacetāla starpprodukta veidošanos un pēc tam diacilglicerīda un taukskābes izdalīšanos.

Pēdējais hidrolīzes solis, taukskābes izdalīšanās no aktīvās vietas notiek caur modeli, kas pazīstams kā “katapulta” modelis, kas nozīmē, ka pēc šķelšanās vai estera saites sabrukšanas taukskābes ātri izdalās no vietas. katalītiskais.

Pamatnes specifika

Lipāzes var būt specifiskas un atšķirt substrātus, piemēram, triglicerīdus, diacilglicerīdus, monoglicerīdus un fosfolipīdus. Daži no tiem ir specifiski taukskābju ziņā, tas ir, ņemot vērā to garumu, piesātinājuma pakāpi utt.

Tās var būt selektīvas arī attiecībā uz reģionu, kurā tās katalizē hidrolīzi, tas nozīmē, ka tām var būt pozicionāla specifika attiecībā uz vietu, kur taukskābju molekulas saistās ar glicerīna mugurkaulu (pie jebkura no trim oglekļa atomu).

Uzbūve

Līdzīgi kā citiem fermentu saimes locekļiem, kuriem tie pieder, lipāzes raksturo topoloģija, kas sastāv no α-helices un β-salocītām loksnēm. Šo fermentu katalītisko vietu parasti veido aminoskābju triāde: serīns, asparagīnskābe vai glutamīnskābe un histidīns.

Lielākā daļa lipāžu ir glikoproteīni, kuru molekulmasa atkarībā no ogļhidrātu daļas lieluma ir no 50 līdz 70 kDa.

Cilvēka aizkuņģa dziedzera lipāze

Tam ir 449 aminoskābju atlikumi un divi atsevišķi domēni: viens N-gals, kur atrodama katalītiskā vieta un raksturīgā hidrolāžu locītava (α / β), un cits C-gals, mazāks pēc lieluma un uzskatāms par “palīgdarbību” ar struktūra, ko sauc par "β-sviestmaizi".

Tā molekulmasa ir no 45 līdz 53 kDa, un tā katalītiskā aktivitāte ir augstāka, ja temperatūra ir tuvu 37 ° C un pH ir no 6 līdz 10.

Iespējas

Piemēram, atkarībā no orgāna, kurā tie atrodas zīdītājiem, lipāzēm ir nedaudz atšķirīgas fizioloģiskās funkcijas.

Kā minēts, aizkuņģa dziedzerī, aknās, olnīcās un virsnieru dziedzeros (nierēs) un endotēlija audos ir specifiskas lipāzes.

Aknu lipāzes ir atbildīgas par lipoproteīnu daļiņu metabolismu, kas ir lipīdu un olbaltumvielu veidoti kompleksi, kas galvenokārt darbojas triglicerīdu un holesterīna transportēšanā starp orgāniem un audiem.

Proti, lipāzes piedalās taukskābju hidrolīzē vai atbrīvošanā no trigoplicerīdu molekulām, kas atrodas lipoproteīnos. Tas ir nepieciešams, lai iegūtu enerģiju no šīm molekulām vai tās pārstrādātu, izmantojot tos kā prekursorus citu savienojumu sintēzē.

Endotēlija lipāzes atrodas aknās, plaušās, vairogdziedzerī un reproduktīvajos orgānos, un to gēnu ekspresiju regulē dažādi citokīni. Šie fermenti ir iesaistīti arī lipoproteīnu metabolismā.

Rūpnieciskās funkcijas

Piena produktu ražošanas nozarē lipāžu lietošana ir izplatīta, lai hidrolizētu pienā esošos taukus, kam ir tieša ietekme uz siera, krēmu un citu piena produktu garšas "uzlabošanu".

Tos izmanto arī citu pārtikas produktu ražošanā, īpaši fermentācijas laikā, lai uzlabotu dažu rūpnieciski sagatavotu ēdienu garšu un "sagremojamību".

Tālu no pārtikas rūpniecības mikrobu izcelsmes lipāžu izmantošana ir populāra mazgāšanas līdzekļu un vispārēju tīrīšanas līdzekļu gatavošanā, kas samazina kaitīgo ietekmi uz vidi, ko rada milzīgā ķīmiskā slodze, kas atrodas parastajos tīrīšanas līdzekļos.

Atsauces

1. Lowe, ME (2002). Aizkuņģa dziedzera triglicerīdu lipāzes. Journal of Lipid Research, 43, 2007–2016.
2. Mead, JR, Irvine, SA, un Ramji, DP (2002). Lipoproteīnu lipāze: struktūra, funkcijas, regulēšana un loma slimībā. J. Mol. Med., 80, 753–769.
3. Perret, B., Mabile, L., Martinez, L., Tercé, F., Barbaras, R., & Collet, X. (2002). Aknu lipāze: struktūras / funkcijas attiecības, sintēze un regulēšana. Journal of Lipid Research, 43, 1163-1169.
4. Santamarina-fojo, S., González-navarro, H., Freeman, L., Wagner, E., Santamarina-fojo, S., Gonza, H.,… Nong, Z. (2004). Aknu lipāze, lipoproteīnu metabolisms un ateroģenēze. Arterioskleroze, tromboze un asinsvadu bioloģija, 24, 1750–1754.
5. Taylor, P., Kurtovic, I., Marshall, SN, Zhao, X., Simpson, BK, Kurtovic, I.,… Zhao, XIN (2012). Lipāzes no zīdītājiem un zivīm. Atsauksmes zvejniecības zinātnē, 29., 37. – 41.