Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ферменттер класы
Class of enzymes
Трехалаза ферменті – гликозидтік гидролаза, ол кіші ішек қабырғасындағы жасушалармен өндіріледі және трехалозаны глюкозаға айналдыру реакциясын катализдейді. Ол көптеген жануарларда кездеседі. Тотыққан емес дисахарид трехалоза (α D глюкопиранозиль 1,1 α D глюкопиранозид) – ең маңызды қоймалық көмірсулардың бірі және сүтқоректілерден басқа тіршіліктің барлық түрлерінде кездеседі. Дисахарид трехалаза ферменті арқылы екі глюкоза молекуласына гидролиздейді. Saccharomyces cerevisiae-де екі түрлі трехалаза табылды, атап айтқанда: бейтарап трехалаза (NT) және қышқыл трехалаза (AT), олар pH-тың оңтайлы деңгейіне сәйкес жіктеледі [4]. NT-нің оңтайлы pH-ы 7,0, ал AT-тің pH-ы 4,5. Соңғы кезде S. cerevisiae-дегі АТ белсенділігінің 90%-дан астамы клетка сыртында орналасқандығы және клетка сыртындағы трехалозаны периплазмалық кеңістікте глюкозаға ыдырататындығы хабарланды.
The enzyme Trehalase is a glycoside hydrolase, produced by cells in the brush border of the small intestine, which catalyzes the conversion of trehalose to glucose. It is found in most animals. The non reducing disaccharide trehalose (α D glucopyranosyl 1,1 α D glucopyranoside) is one of the most important storage carbohydrates, and is produced by almost all forms of life except mammals. The disaccharide is hydrolyzed into two molecules of glucose by the enzyme trehalase. There are two types of trehalases found in Saccharomyces cerevisiae, viz. neutral trehalase (NT) and acid trehalase (AT) classified according to their pH optima [4]. NT has an optimum pH of 7.0, while that of AT is 4.5. Recently it has been reported that more than 90% of total AT activity in S. cerevisiae is extracellular and cleaves extracellular trehalose into glucose in the periplasmic space.
Трехалозаның гидролизі
Трехалозаның бір молекуласы трехалаза ферменті арқылы екі глюкоза молекуласына гидролизденеді. Трехалозаның ферменттік гидролизі алғаш рет 1893 жылы Буркелоттың *Aspergillus niger*-де байқалды. Фишер бұл реакцияны 1895 жылы *S. cerevisiae*-де жариялаған. Содан бері трехалозаны гидролиздейтін фермент, трехалаза (α, α трехалоза 1-C глюкогидролаза, EC 3.2.1.28) көптеген басқа организмдерде, оның ішінде өсімдіктер мен жануарларда анықталған. Сүтқоректілер трехалоза өндірмейтіні белгілі, бірақ бұл фермент бүйректің түтікшелі жиек мембранасында және ішек түкшесінің мембраналарында табылды. Ішекте бұл ферменттің функциясы – қоректенген трехалозаны гидролиздеу. Ішек трехалазасының жетіспеушілігі бар адамдар, мысалы, саңырауқұлақтар сияқты трехалозаға жоғары мөлшерде толы тағамдарды жегенде диареяға шалдығады. Сондықтан оны жою қажет болуы мүмкін. Трехалазалар қорғаныс механизмдерінде немесе фермент өсімдіктермен байланысты микроорганизмдерден алынған трехалозаның ыдырауында рөл атқаруы мүмкін деген болжам бар.
One molecule of trehalose is hydrolyzed to two molecules of glucose by the enzyme trehalase. Enzymatic hydrolysis of trehalose was first observed in Aspergillus niger by Bourquelot in 1893. Fischer reported this reaction in S. cerevisiae in 1895. Since then the trehalose hydrolyzing enzyme, trehalase (α, α trehalose 1 C glucohydrolase, EC 3.2.1.28) has been reported from many other organisms including plants and animals. Though trehalose is not known to be produced by mammals, trehalase enzyme is found to be present in the kidney brush border membrane and the intestinal villi membranes. In the intestine the function of this enzyme is to hydrolyze ingested trehalose. Individuals with a defect in their intestinal trehalase have diarrhea when they eat foods with high trehalose content, such as mushrooms. hence, its removal may be required. It has been suggested that trehalases could play a role in defense mechanisms or the enzyme could play a role in the degradation of trehalose derived from plant associated microorganisms.
Саңырауқұлақтар трехалазы
S. cerevisiae-ден екі түрлі трехалаза анықталған. Біреуі цитозолда орналасқан және циАМП-ға тәуелді фосфорилирлеу арқылы реттеледі. Екінші трехалаза белсенділігі вакуольдерде кездеседі. Цитозольдік трехалазаның оптималды pH шамасы шамамен 7,0 болғандықтан, ол «нейтралды трехалаза» (NT) деп аталады; ал вакуольдік трехалаза pH 4,5-те ең жоғары белсенділік көрсетеді, сондықтан «қышқыл трехалаза» (AT) деп аталады. Бұл ферменттер NTH1 және ATH1 гендерімен кодталады.
Two distinct trehalases have been reported from S. cerevisiae. One is regulated by cAMP dependent phosphorylation and localized to the cytosol. The second trehalase activity is found in the vacuoles. The pH optimum of cytosolic trehalse was determined to be approximately 7.0 and is thus referred to as 'neutral trehalase' (NT); whereas the vacuolar trehalase is most active at pH 4.5 and consequently termed 'acid trehalase' (AT). These enzymes are encoded by two different genes – NTH1 and ATH1 respectively.
Бейтарап трехалаза
Цитозолдық трехалаза ферменті, NT, S. cerevisiae-ден тазартылып, жан-жақты сипатталды. Денатюрленбеген гельдерде бұл ферменттік ақуыздың молекулалық массасы 160 кДа, ал натрий додецилсульфаты полиакриламид гель электрофорезі (SDS PAGE) кезінде массасы 80 кДа болды. Бұл гидролаз ферменті трехалозаға қатысты таңдамалы. NT-нің Km мәні 5,7 мМ екені хабарланды. S. cerevisiae-де трехалаза активтілігіне жауапты ген – NTH1. Бұл ген 2079 негіз жұбынан (bp) тұратын ашық оқу тізбегіне ие, ол 693 аминқышқылынан тұратын ақуызды кодтайды, бұл 79569 Да молекулалық массасына сәйкес келеді. NT активтілігі ақуыздың фосфорлану-дефосфорлануы арқылы реттеледі. cAMP-ге тәуелді протеинкиназамен фосфорлану NT-ні белсендіреді. Тазартылған фосфорланған ферментті сілтілік фосфатазамен дефосфорлану фермент активтілігінің дерлік толық жойылуына әкелді, бірақ АТФ және протеинкиназамен инкубациялау кезінде қайта фосфорлану арқылы фермент активтілігінің қалпына келтірілуі байқалды. Қабықша экстракттердегі NT активтілігі поликатиондармен күшейтіледі, ал тазартылған фосфорланған NT активтілігі олармен тежеледі. Қабықша экстракттардың белсенділігі полифосфаттардың алынуына байланысты екені анықталды, олардың екеуі де NT активтілігін тежейді.
The cytosolic trehalase enzyme, NT, has been purified and characterized extensively from S. cerevisiae. In non denaturing gels this enzyme protein exhibited a molecular mass of 160 kDa, while in sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS PAGE) it showed a mass of 80 kDa. This hydrolase enzyme is specific for trehalose. The Km of NT has been reported to be 5.7mM. The gene responsible for trehalase activity in S. cerevisiae is NTH1. This gene is with an open reading frame of 2079 base pairs (bp), encoding a protein of 693 amino acids, corresponding to a molecular mass of 79569 Da. NT activity is regulated by protein phosphorylation dephosphorylation. Phosphorylation with cAMP dependent protein kinase activates NT. Dephosphorylation of the purified phosphorylated enzyme by alkaline phosphatase caused an almost complete inactivation of the enzyme activity; but a recovery of the enzyme activity could be observed by rephosphorylation while incubating with ATP and protein kinase. The activity of NT in crude extracts is enhanced by polycations, while the activity of purified phosphorylated NT is inhibited by them. The activation of crude extracts was found to be due to the removal of polyphosphates, both of which inhibit NT activity.
Қышқыл трехалазы
АТ молекулалық салмағы гельдік сүзгілік хроматография арқылы 218 кДа екені анықталды. АТ – гликопротеин. Оның құрамында 86% көмірсутектер бар. АТ пісіп жетілу процесінің 41 кДа көмірсутексіз ақуызбен басталатын кезеңді процесс екендігі хабарланды; бұл форма кейін эндоплазмалық торда ядролық гликозилдеуге ұшырап, 76 кДа гликоль ақуызын құрайды. Гольджи денелерінде ақуыз одан әрі гликозилденіп, 180 кДа түрін алады, ол ақырында вакуольдерде пісіп жетіледі, онда оның молекулалық салмағы шамамен 220 кДа-ға жетеді. Ферменттің 41 кДа көмірсутексіз ақуыз фрагменті тазартылған АТ-ны эндогликозидаза H ферментімен өңдеу арқылы алынды, бұл натрий додецилсульфатты гель-электрофорезден кейін нәтижесінде пайда болды27. АТ-да трегалозаға қатысты көрінетін Km шамамен 4,7 мМ, pH 4,5-те болды. S. cerevisiae-де АТ белсенділігіне жауапты ген – ATH1. Ath1p, яғни АТ, S. cerevisiae үшін сыртқы трегалозаны көміртектік көз ретінде пайдалану үшін қажет екені мәлімделді16. ATH1 делециялық мутанты трегалозаны көміртектік көз ретінде қамтитын ортада өсе алмады. Зерттеушілер АТ синтезденгеннен кейін периплазмалық кеңістікке жылжып, онда сыртқы трегалозаны ішке сіңіріп, вакуольдерде гидролиздейтінін болжады. Жақында S. cerevisiae-дегі АТ белсенділігінің 90%-дан астамы сыртқы екені және трегалозаның глюкозаға гидролизі периплазмалық кеңістікте жүретіні көрсетілді. Бұрын YGP1 генінің өнімі болып табылатын жоғары гликозильденген ақуыз gp37, АТ белсенділігімен бірге тазартылғаны туралы хабарланған. Инвертаза белсенділігі де АТ белсенділігімен бірге тазартылғаны байқалды. АТ-ның осы екі ақуызбен физикалық байланысы АТ-ны инвертаза және gp37 секреция жолдары арқылы секрециялауға жеткілікті деп есептелді, себебі Ath1p үшін белгілі секреция сигналы жоқ. Candida utilis штаммында бір реттегіш және бір реттегіш емес трегалаза да анықталды. Бұл екі фермент молекулалық салмағы, иондық алмасу хроматографиясындағы мінез-құлқы және кинетикалық қасиеттері бойынша ерекшеленеді. Реттегіш трегалаза цитоплазмалық фермент болып көрінеді, ал реттегіш емес фермент көбінесе вакуольдерде анықталды. Бірақ, жақындағы бір хабарламада C. utilis штаммында АТ белсенділігі анықталмағаны, тек NT белсенділігі бар екені көрсетілді. Бұл штамм сыртқы трегалозаны көміртектік көз ретінде пайдаланатыны көрсетілсе де, АТ белсенділігі анықталмады.
The molecular weight of AT was found to be 218 kDa by gel filtration chromatography. AT is a glycoprotein. It has 86% carbohydrate content. It has been reported that the maturation of AT is a stepwise process beginning with a carbohydrate free 41 kDa protein; this form is then core glycosylated in the endoplasmic reticulum to form a 76 kDa glycol protein. In Golgi bodies, the protein is further glycosylated yielding a 180 kDa form, which ultimately attains a maturity in vacuoles, where its molecular weight becomes around 220 kDa. The 41 kDa carbohydrate free protein moiety of the enzyme was obtained by Endoglycosidase H treatment of purified AT, resulted after sodium dodecyl sulfate gel electrophoresis27. AT exhibited an apparent Km for trehalose of about 4.7 mM at pH 4.5. The gene responsible for AT activity in S. cerevisiae is ATH1. Ath1p, i. e. AT, has been reported to be necessary for S. cerevisiae to utilize extracellular trehalose as carbon source16. ATH1 deletion mutant of the yeast could not grow in the medium with trehalose as the carbon source. Researchers have suggested that AT moves from its site of synthesis to the periplasmic space, where it binds exogenous trehalose to internalize it and hydrolyze it in the vacuoles. Recently it has been shown that more than 90% of AT activity in S. cerevisiae is extracellular and the hydrolysis of trehalose into glucose takes place at the periplasmic space. Previously, a highly glycosylated protein, gp37, which is the product of YGP1 gene, was reported to be co purified with AT activity. Invertase activity was also reported to be co purified with AT activity. The physical association of AT with these two proteins was thought to suffice for the AT to be secreted by invertase and gp37 secretion pathways in absence of any known secretion signal for Ath1p. In a Candida utils strain, one regulatory a one non regulatory trehalase were also reported. These two enzymes were reported to be distinguishable by their molecular weight, behavior in ion exchange chromatography and kinetic properties. The regulatory trehalase appeared to be a cytoplasmic enzyme and the nonregulatory enzyme was mostly detected in vacuoles. But, in a more recent report, a C. utils strain was demonstrated to lack any detectable AT activity but contain only NT activity. AT activity was not detectable in this strain, though the strain was shown to utilize extracellular trehalose as carbon source.