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.
Maltase (, alpha glucosidase, glucoinvertase, glucosidosucrase, maltase glucoamylase, alpha glucopyranosidase, glucosidoinvertase, alpha D glucosidase, alpha glucoside hydrolase, alpha 1,4 glucosidase, alpha D glucoside glucohydrolase) is one type of alpha glucosidase enzymes located in the brush border of the small intestine. This enzyme catalyzes the hydrolysis of disaccharide maltose into two simple sugars of glucose. Maltase is found in plants, bacteria, yeast, humans, and other vertebrates. It is thought to be synthesized by cells of the mucous membrane lining the intestinal wall. Digestion of starch requires six intestinal enzymes. Two of these enzymes are luminal endo glucosidases named alpha amylases. The other four enzymes have been identified as different maltases, exo glucosidases bound to the luminal surface of enterocytes. Two of these maltase activities were associated with sucrase isomaltase (maltase Ib, maltase Ia). The other two maltases with no distinguishing characteristics were named maltase glucoamylase (maltases II and III). The activities of these four maltases are also described as alpha glucosidase because they all digest linear starch oligosaccharides to glucose.
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.
Acid alpha glucosidase which is coded on the GAA gene is essential to breakdown complex sugars called Glycogen into glucose. Maltase glucoamylase which is coded on the MGAM gene plays a role in the digestion of starches. It is due to this enzyme in humans that starches of plant origin are able to digested. Sucrase isomaltase which is coded on the SI gene is essential for the digestion of carbohydrates including starch, sucrose and isomaltose. Alpha amylase 1 which is coded on the AMY1A gene is responsible of cleaving α glucosidase linkages in oligosaccharides and polysaccharides in order to produce starches and glycogen for the previous enzymes to catalyze. Higher quantities of this gene in the brain have been shown to lower the risk of Alzheimer's disease.
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.