From Wikipedia, the free encyclopedia
Laktaza je enzim koji proizvode mnogi organizmi. Nalazi se u četkastoj granici tankog crijeva ljudi i drugih sisara. Laktaza je neophodna za potpunu probavu punomasnog mlijeka; razgrađuje laktozni, šećer koji daje mlijeku slatkoću. U nedostatku laktaze, osoba koja konzumira mliječne proizvode može osjetiti simptome intolerancije na laktozu.[1] Laktaza se može kupiti kao dodatak hrani i dodaje se mlijeku za proizvodnju mliječnih proizvoda "bez laktoze".
Glikozilkeramidaza (Florizin hidrolaza) | |
---|---|
![]() | |
Identifikatori | |
Simbol | LAC |
CAS broj |
Laktaza (također poznata kao laktaza-florizin hidrolaza, ili LPH), dio porodice β-galaktozidaznih enzima, je glikozidna hidrolaza uključena u hidrolizu disaharida laktoze u sastavnog monomera galaktoze i glukoze . Laktaza je pretežno prisutna duž četkaste granice membrane diferenciranih enterocita koji oblažu resice tankog crijeva.[2] Kod ljudi, laktaza je kodirana genom LCT na hromosomu 2.[3][4]
Laktaza je enzim koji neki ljudi nisu u stanju proizvesti u svom tankom crijevu.[5] Bez toga ne mogu razgraditi prirodnu mliječnu laktozu, zbog čega imaju dijareje, plinove i nadimanje kada piju obično mlijeko. Tehnologiju za proizvodnju mlijeka, sladoleda i jogurta bez laktoze razvila je Služba za poljoprivredna istraživanja USDA, 1985. godine.[6] Ova tehnologija koristi se za dodavanje laktaze u mlijeko, čime se hidrolizira laktoza koja se prirodno nalazi u mlijeku, ostavljajući je pomalo slatkastom, ali svarljivom za sve.[7] Bez laktaze, ljudi s intolerancijom na laktozu prenose laktozu nesvarenu u debelo crijevo[8] gdje ja bakterije razgrađuju stvarajući ugljik-dioksid i to dovodi do nakupljanja plinova i nadimanja.
Suplementi laktaze se ponekad koriste za liječenje netolerancije na laktozu.[9]
Laktaza proizvedena komercijalno može se ekstrahirati i iz kvasaca kao što su Kluyveromyces fragilis i Kluyveromyces lactis i iz plijesni, kao što su Aspergillus niger i Aspergillus oryzae.[10] Njegova primarna komercijalna upotreba je razgradnja laktoze u mlijeku kako bi bila pogodna za osobe s intolerancijom na laktozu, u suplementima i proizvodima kao što su oni sa Lacteeze i Lactaid.[11][12] Američka Agencija za hranu i lijekove nije odmah odobrila ovaj reoizvod.[13]
Laktaza (ili sličan oblik beta-galaktozidaza) se također koristi za skrining na plavo bijele kolonije u mjestu višestrukog kloniranja različitih plazmidnih vektora u Escherichia coli ili drugim bakterijama.[14][15]
Optimalna temperatura za ljudsku laktazu je oko 37 °C[16] a optimalni pH je 6.[2]
U metabolizmu, β-glikozidna veza u D-laktozi se hidrolizira i formira D-galaktozu i D-glukozu, koje mogu se apsorbirati kroz crijevne zidove i u krvotok. Ukupna reakcija koju laktaza katalizira je C12H22O11 + H2O → C 6H12O6 + C6H12O6 + toplota.
Katalitski mehanizam hidrolize D-laktoze u proizvodima zadržava anomernu konfiguraciju supstrata.[17] Iako su detalji mehanizma nesigurni, stereohemijsko zadržavanje postiže se reakcijom dvostrukog pomaka. Studije laktaza E. coli predložile su da se hidroliza pokreće kada glutamatni nukleofil na enzimu napadne sa aksijalne strane galaktozilnj ugljika u β-glikozidnoj vezi.[18] Uklanjanje odlazeće grupe D-glukoze može biti olakšano kiselinskom katalizom zavisnom od Mg.[18] Enzim se oslobađa iz α-galaktozilnog dijela, nakon ekvatorskog nukleofilnog napada pomoću vode, koja proizvodi D-galaktozu.[17]
Studije modifikacije supstrata pokazale su da su 3'-OH i 2'-OH dijelovi na galaktopiranoznom prstenu bitni za enzimsko prepoznavanje i hidrolizu.[19] 3'-hidroksi grupa je uključena u početno vezivanje za supstrat, dok 2'- grupa nije neophodna za prepoznavanje, ali je potrebna u narednim koracima. Ovo se pokazuje činjenicom da je 2-dezoksi analog efikasan kompetitivni inhibitor (Ki = 10mM).[19] Eliminacija specifičnih hidroksilnih grupa na glukopiranoznom dijelu čini ne eliminiše katalizu.[19]
Laktaza također katalizira konverziju florizina u floretin i glukozu.
Preprolaktaza, primarni translacijski proizvod, ima jednu polipeptidnu primarnu strukturu koja se sastoji od 1927 aminokiselina.[3] Može se podijeliti na pet domena: (1) 19-amino-kiselina cijepanje signalna sekvenca, (2) veliki domen prosekvencije koji nije prisutan u zreloj laktazi, (3) segment zrele laktaze, (4) hidrofobno sidro koje se proteže kroz membranu i (5) kratki hidrofilni karboksilni završetak.[3] Signalna sekvenca cijepa se u endoplazmatskom retikulumu (ER), a rezultirajući pro-LPH od 215 kDa se šalje u Golgijev aparat , gdje je jako glikoziliran i proteolitski obrađen do svog zrelog oblika.[20] Pokazalo se da prodomen djeluje kao unutarmolekulsk šaperon u ER-u, sprečavajući cijepanje tripsina i omogućavajući LPH-u da dobije potrebnu 3-D strukturu za transport do Golgijevog aparata..[21]
Zrela ljudska laktaza sastoji se od jednog polipeptidnog lanca od 160 kDa koji se nalazi na membranskoj četkici crijevnih epitelnih ćelija. Orijentiran je a N-terminalom izvan ćelije i C-terminalom u citosolu.[3] LPH sadrži dva mjesta katalitske glutaminske kiseline. U ljudskom enzimu, aktivnost laktaze je povezana sa Glu-1749, dok je Glu-1273 mjesto funkcije florizin hidrolaze.[22]
Laktaza je kodirana jednim genskim lokusom na kromosomu 2.[23] Eksprimira se isključivo putem enterocita tankog crijeva sisara i to u vrlo niskim razinama u debelom crijevu, tokom fetusnog razvoja.[23] Ljudi se rađaju s visokim nivoom ekspresije laktaze. U većini svjetske populacije, transkripcija laktaze je smanjena nakon odbijanja, što rezultira smanjenom ekspresijom laktaze u tankom crijevu,[23] i uzrokuje uobičajene simptome hipolaktazije odraslog tipa ili netolerancije na laktozu.[24]
Neki segmenti populacije pokazuju perzistenciju laktaze koja je posljedica mutacije za koju se pretpostavlja da se dogodila prije 5.000–10.000 godina, što se poklapa s porastom pripitomljavanja goveda.[25] Ova mutacija omogućila je skoro polovini svjetske populacije da metabolizira laktozu bez simptoma. Studije su povezale pojavu perzistencije laktaze sa dva različita jednonukleotidna polimorfizma od oko 14 i 22 kilobaze uzvodno od 5'-kraja LPH gena.[26] Obje mutacije, C→T na poziciji -13910 i G→ A na poziciji -22018, nezavisno su povezane sa perzistencijom laktaze.[27]
Promotor laktaze je dug 150 [bazni par|[parova baza]] i nalazi se odmah uzvodno od mjesta inicijacije transkripcije.[27] Sekvenca je visoko konzervirana kod sisara, što sugerira da se kritični cis-transkripcijski regulatori nalaze u blizini.[27] Cdx-2, HNF-1α i GATA identifikovani su kao faktori transkripcije.][27] Studije o početku hipolaktazije pokazale su da uprkos polimorfizmima, postoji mala razlika u ekspresiji laktaze kod novorođenčadi, ispoljavajući da mutacije postaju sve relevantnije tokom razvoja.[28] Razvojno regulirani proteini koji se vezuju za DNK mogu smanjiti transkripciju ili destabilizirati transkripte iRNK, uzrokujući smanjenu ekspresiju LPH nakon odvikavanja.[28]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.