Введение

Энзим мальтаза (, альфа-глюкозидаза, глюкоинвертаза, глюкозидосукраза, мальтаза-глюкоамилаза, альфа-глюкопиранозидаза, глюкозидоинвертаза, альфа-D-глюкозидаза, альфа-глюкозид гидролаза, альфа-1,4-глюкозидаза, альфа-D-глюкозид глюкогидролаза) является одним из типов ферментов альфа-глюкозидаз, расположенных в ворсинчатой кайме тонкого кишечника. Этот фермент катализирует гидролиз дисахарида мальтозы до двух молекул глюкозы. Мальтаза содержится в растениях, бактериях, дрожжах, людях и других позвоночных. Считается, что она синтезируется клетками слизистой оболочки, выстилающей стенку кишечника. Для переваривания крахмала требуется шесть кишечных ферментов. Два из этих ферментов – люминальные эндоглюкозидазы, называемые альфа-амилазами. Остальные четыре фермента были идентифицированы как различные мальтазы, экзоглюкозидазы, связанные с люминальной поверхностью энтероцитов. Две из этих мальтазных активностей ассоциированы с сахаразоизомальтазой (мальтазой Ib, мальтазой Ia). Две другие мальтазы, не имеющие отличительных характеристик, были названы мальтаза-глюкоамилазой (мальтазы II и III). Активность этих четырех мальтаз также описывается как альфа-глюкозидазная, поскольку все они расщепляют линейные олигосахариды крахмала до глюкозы.

Структура

Мальтаза является частью группы кишечных ферментов, называемых FamilyGH13 (семейство гликозидных гидролаз 13), которые отвечают за расщепление α-глюкозидных связей сложных углеводов на простые молекулы глюкозы. Молекулы глюкозы затем используются клетками в качестве своеобразного "топлива" для производства энергии (аденозинтрифосфата) в процессе клеточного дыхания. Следующие гены могут кодировать мальтазу: кислотная альфа-глюкозидаза, кодируемая геном GAA, необходима для расщепления сложных сахаров, называемых гликогеном, до глюкозы. Мальтазная глюкоамилаза, кодируемая геном MGAM, играет роль в переваривании крахмала. Благодаря этому ферменту у человека возможно переваривание крахмала растительного происхождения. Сукраза-изомальтаза, кодируемая геном SI, необходима для переваривания углеводов, включая крахмал, сахарозу и изомальтозу. Альфа-амилаза 1, кодируемая геном AMY1A, отвечает за расщепление α-глюкозидных связей в олигосахаридах и полисахаридах с образованием крахмала и гликогена, которые затем используются предыдущими ферментами в качестве субстрата. Показано, что более высокие уровни этого гена в мозге снижают риск развития болезни Альцгеймера.

Механизм

Механизм действия всех ферментов семейства FamilyGH13 заключается в разрыве α-глюкозидной связи посредством гидролиза. Мальтаза специализируется на расщеплении мальтозы, дисахарида, состоящего из двух единиц глюкозы, в α (1 >4) связи. Скорость гидролиза определяется размером субстрата (размером углевода).

История

История открытия мальтазы началась, когда Наполеон Бонапарт объявил континентальную блокаду в своем "Берлинском декрете" в 1806 году. Это инициировало поиск альтернативных источников сахара. В 1833 году французские химики Ансельм Пайен и Жан Франсуа Персо обнаружили солодовый экстракт, который превращал крахмал в глюкозу, которую они в то время назвали диастазой. В 1880 году Х. Т. Браун обнаружил активность мальтазы в слизистой оболочке и отделил ее от диастазы, ныне называемой амилазой. Пятьдесят лет спустя, с наступлением геномной эры, клонирование и секвенирование гидролазы крахмала слизистой оболочки подтвердили результаты исследований Дальквиста и Семенцы. АМД – это не сцепленное с полом аутосомно-рецессивное заболевание, при котором происходит избыточное накопление гликогена в лизосомальных вакуолях практически во всех клетках организма. Это одно из наиболее серьезных заболеваний накопления гликогена, поражающее мышечную ткань. АМД классифицируется на три отдельных типа в зависимости от возраста начала проявления симптомов у пораженного человека: младенческий (тип А), детский (тип B) и взрослый (тип C). Тип АМД определяется типом мутации гена, локализованного на 17q23. Тип мутации определяет уровень продукции кислой мальтазы. АМД – крайне опасное заболевание. Пациенты с типом А обычно умирают от сердечной недостаточности до одного года. Пациенты с типом B умирают от дыхательной недостаточности в возрасте от трех до двадцати четырех лет. У пациентов с типом C смерть наступает от дыхательной недостаточности через 10–20 лет после появления симптомов.