Кіріспе

Дисахаридтерді гидролиздейтін ферменттер класы. β-Фруктофуранозидаза – ас қанты сахарозаны фруктоза мен глюкозаға гидролиздейтін (таратып жіктеуге түсіретін) фермент. β-Фруктофуранозидазаның басқа да атаулары: инвертаза, сахараза, глюкозукраза, β-фруктозидаза, инвертин, фруктозилинвертаза, сілтілік инвертаза, қышқыл инвертаза және жүйелі атауы: β-фруктофуранозидаза. Фруктоза мен глюкозадан тұратын қоспа инвертті қант сиропы деп аталады. Инвертазаларға жақын сукразалар жатады. Инвертазалар мен сукразалар сахарозаны гидролиздейді, нәтижесінде глюкоза мен фруктозаның бірдей қоспасы түзіледі. Инвертаза – бұл терминалды β-фруктофуранозид қалдықтарын гидролиздейтін (таратып жіктеуге түсіретін) гликопротеин. Инвертазалар О-С (фруктоза) байланысын кесіп тастайды, ал сукразалар О-С (глюкоза) байланысын кесіп тастайды. Инвертаза сахарозаның α 1,2 гликозидтік байланысын үзеді. Өнеркәсіптік қолдану үшін инвертаза көбінесе ашытқыдан алынады. Оны бал аралары да синтездейді, олар оны нектардан бал жасау үшін пайдаланады. Реакция жылдамдығы ең жоғары болатын оңтайлы температура 60 °C, ал оңтайлы pH – 4,5. Әдетте, қант күкірт қышқылымен инверсияланады.

Ингибициялау

Урея инвертазаның таза бәсекелестікке жатпайтын тежегіші болып табылады, бұл ферменттің үшіншілік құрылымын құрайтын ішкі молекулалық сутекті байланыстарды бұзу арқылы болжамды түрде әрекет етеді.

Реакция жолы

Инвертаза сахарозаны глюкоза мен фруктозаға – екі моносахаридке ыдырату процесін катализдейді. Бұл нақты инвертаза (β фруктофуранозидаза) молекуланы фруктоза жағынан кесіп, екі моносахарид түзеді. Бұл процесс имидазолий катионы арқылы гликозидтік байланысқа сутегі ионын қосу арқылы жүзеге асырылады. Содан кейін спирт тобының кетуі нәтижесінде тұрақсыз карбоний ионы пайда болады. Ақырында, спирт немесе су молекуласынан алынған нуклеофильді оттек атомы C2 катионына шабуыл жасайды, нәтижесінде фруктоза молекуласы бөлінеді. Активті орталықтың карбоксилат анионы осы процесте электрондардың тепе-теңсіздігін тұрақтандыруға көмектеседі.

Ашытқыдағы инвертазаның мақсаты

Жоғарыда айтылғандай, инвертаза көбінесе нан пісірушілердің ашытқысында кездеседі. Нан пісірушілер осы ашытқыны нанның көтерілуіне көмектесу үшін қолданады, бірақ тағы бір себебі – нандағы қанттың артуына әсер ету. Бұл мүмкіндік инвертазаның болуына байланысты, себебі глюкоза мен фруктоза сахарозадан тәттірек болады. Әртүрлі ашытқы түрлерінде инвертазаның активтілігі кейбіреулерінде басқаларына қарағанда жоғары екені белгілі. Нан пісірушілер дәл осы, инвертазасы белсендірек ашытқыны қолданады, өйткені оның тәттілігі жоғары.

Белгілі кристалл құрылымдары

Инвертазаны Saccharomyces арқылы қарастыра отырып, оның ерекше құрылымы бар екенін көруге болады; бұл құрылым октамерлік төртіншілік құрылым болып табылады. Октамерлік төртіншілік құрылымда екі димеризация түрі байқалады, олар өз кезегінде октамерлік құрылымды құрайды. Димеризация – белоктың бүктелуінің маңызды аспектісі, себебі ол субстратты байланыстырудың туыстығын арттырады. Кристалдық құрылымы инвертазаның сегіз кішібірліктерден тұратынын көрсетеді. Октамерлік пішін екі түрлі димерден тұрады, яғни "жабық" және "ашық" димерлер. Бұл типтердің әрқайсысында құрылымда бір-біріне қарама-қарсы орналасқан екі кішібірлік бар. "Жабық" димерлерде каталитикалық домендегі 32 сутекті байланыстың 14-і бар, бұл лиганд үшін тығыз қалта жасайды, нәтижесінде ол тұрақтырақ болады. Керісінше, "ашық" құралымдағы димерлерде каталитикалық доменде аздаған ғана сутекті байланыстар болады, ал қалтаны нығайтатын өзара әрекеттесулер Asp 45 және Lys 385 арасындағы тұздық көпірлерден туындайды. "Ашық" құралымдағы әлсіз өзара әрекеттесулер оны тұрақсыз етеді, бұл төмен температурада денатурациялануға және жоғары жылдамдықтағы центрифугалау кезінде төменгі тұрақтылыққа әкеледі. Екі димердің құралуы екі β-қабаттан жасалған β-сендвичтерден тұратын антипараллель β-қабатты құрайды.

Белгілі белсенді орындар

Saccharomyces инвертазасына назар аударылғанымен, белгілі бір белсенді орын Bifidobacterium longum инвертазасында және β-пропеллер доменінде табылады. β-пропеллер домені – бес жарнадан құралған қондыршаның ішінде орналасқан. Назар аудару қажетті кейбір аминқышқылы: Asp 54 және Glu 235, олар 1 және 4 жарналардың бірінші тізбегінде, сондай-ақ фруктофуранозид сақинасында Asn 53, Gln 70, Trp 78, Ser 114, Arg 180 және Asp 181 орналасқан.