Sucrase , הידוע גם בשם המתחם sucrase-isomaltase הוא קרום מורכבים עם-glycosylase α הפעילות האנזימטית השייכים לקבוצה של אינטגרלים hydrolases (glycosidases ו peptidases מורכבת).
זה קיים במיקרו-ווילי במעי של בעלי חיים יבשתיים רבים כמו יונקים, ציפורים וזוחלים. על פי מקורות ביבליוגרפיים שונים, שמות מקובלים אחרים לאנזים זה הם אוליגו-1,6-גלוקוזידאז, α-מתיל גלוקוזידאז, איזומלטאז ואוליגוסכריד α-1,6-גלוקוזידאז.
ייצוג גרפי של מנגנון הפעולה של סוכרז (מקור: NuFS, אוניברסיטת סן חוזה סטייט דרך Wikimedia Commons)
זהו אנזים עם פעילות הדומה לאינפרזה הנמצאת בצמחים ובמיקרואורגניזמים. תפקידו העיקרי הוא הידרוליזה של הקשר הגליקוזידתי בין מונוסכרידים (גלוקוזה ופרוקטוזה) המרכיבים את הסוכרוז שנבלע במזון.
יש לו תפקודי עיכול חשובים מאוד, מכיוון שלא ניתן להעביר סוכרוזה כדיסכריד לתאי המעי, ולכן הידרוליזה שלו מאפשרת את ספיגת המעיים של המונוסכרידים המרכיבים אותה.
הסינתזה והפעילות של סוכרז-איזומלטאז בתאי המעי של בעלי חיים מוסדרים ברמות רבות: במהלך שעתוק ותרגום, במהלך גליקוזילציה וגם במהלך העיבוד שלאחר התרגום שלהם.
כאשר אחד מהאירועים הללו נכשל או שמתרחש סוג כלשהו של מוטציה בגן המקודד אותו, מצב פתולוגי המכונה תסמונת חסר של סוכרוז מתרחש אצל בני אדם, הקשור לחוסר היכולת לחילוף חומרים של דיסכרידים.
מאפיינים
הדיסכרידים המשמשים מצעים לסוכרז אצל יונקים הם בדרך כלל תוצר של הפעילות ההידרוליטית של אנזימי הרוק והלבלב. הסיבה לכך היא שהסוכרז לא רק מהידרוליזציה של הקשרים הגלוקוזידיים של הסוכרוז, אלא גם את הקשרים α-1,4 של מלטוז ומלטוטריוז ואוליגוסכרידים אחרים.
זמן מחצית החיים שלו משתנה בין 4 ל 16 שעות, ולכן תאי מעיים משקיעים אנרגיה רבה בסיבובי המחזור וההשפלה של סוכרז כדי לשמור על פעילותם ברמות קבועות יחסית.
סִינתֶזָה
כמו מרבית אנזימי ההידרולאז האינטגרלי, סוכרז (סוכרז-איזומלטאז או SI) הוא גליקופרוטאין המסונתז בתאי גבול המברשת כפוליפפטיד מבשר שמסומן כ- SI.
מולקולת קודמת זו מועברת אל פני השטח האפיקליים של התאים ושם היא מעובדת אנזימטית על ידי פרוטאזות בלבלב המחלקות אותה לשתי יחידות משנה שונות: יחידת המשנה איזומלטאז ותת יחידת הסוכרז.
יחידת המשנה האיזומלטאזית מתאימה לקצה המסוף האמיני של ה- Pro-SI ויש לו קטע הידרופובי (עוגן הידרופובי) בקצהו הטרמינלי. זה מאפשר לו להתחבר לקרום הפלזמה של תאי הגבול של מברשת המעי.
הגן המקודד לקומפלקס זה בבני אדם נמצא על הזרוע הארוכה של הכרומוזום 3 ובהתחשב בהומולוגיה של הרצף הגדול בין שתי היחידות (יותר מ- 40%), הוצע כי אנזים זה נבע מאירוע שכפול גנטי.
שני יחידות המשנה, איזומלטאז וסוכרז, הוכחו ככאלה שמסוגלים לבצע הידרוליזה של מלטוז α- גלוקופירנוזידים אחרים, מה שהופך את הדימר הזה לחלבון חשוב בעיכול הפחמימות.
מִבְנֶה
הצורה הראשונית של האנזים סוכרז, הפוליפפטיד הפרו-SI, היא כ- 260 kDa וחומצות אמינו 1827. עם זאת, הפעילות הפרוטאוליטית של פרוטאזות לבלב מייצרת שתי יחידות משנה של 140 kDa ו- 120 kDa, המייצגות איזומלטאז וסוכרז בהתאמה.
אנזים זה הנו גליקופרוטאין עם חלקי סוכרים מסוג N ו- O-גליקוזילציה ומחקרי הרצף שלו מגלים נוכחות של יותר מ -19 אתרי גליקוזילציה. חלקי הפחמימות מייצגים יותר מ -15% ממשקל החלבון והם מורכבים למעשה מחומצה סיאלית, גלקטוזמין, מנוזה ו- N-acetylglucosamine.
מכיוון ששתי יחידות המשנה של קומפלקס הסוכרז-איזומלטאז אינן זהות, מחברים רבים רואים כי אנזים זה הוא למעשה הטרודימר, כאשר כל תת-יחידה מורכבת משרשרת פוליפפטיד לינארית גליקולית המקשרת באמצעות קשרים לא קוולנטיים.
לתת-היחידה איזומלטאז יש קטע הידרופובי של 20 שאריות חומצות אמיניות המעורבות בקשרו לממברנה של enterocytes (תאי מעיים), המייצגות עוגן קבוע ואות פפטיד למטרה לתכנית הרטיפלופית האנדופלסמית.
האתר הפעיל של שתי יחידות המשנה, סוכרז וגם איזומלטאז, נמצא בקרום הפלזמה של האנטוזיטים, בולט לומן המעי.
מאפיינים
התפקודים המטבוליים העיקריים של אנזימים כמו סוכרז-איזומלטאז קשורים לייצור גלוקוז ופרוקטוז מסוכרוז. מונוסכרידים המועברים לתאי מעיים ומשולבים במסלולי מטבוליות שונים למטרות שונות.
מנגנון הפעולה של Sucarase-Isomaltase ביונקים (מקור: Areid3 באמצעות Wikimedia Commons)
גלוקוזה, שלגביה ישנם הובלות ספציפיות, יכולה להיות מכוונת תוך תאית לכיוון הגליקוליזה, למשל, שם חמצון שלה מוביל לייצור אנרגיה בצורה של ATP ולהפחתת הכוח בצורה של NADH.
פרוקטוז, לעומת זאת, ניתנת לחילוף חומרים על ידי סדרה של תגובות המתחילות בזרחן שלה לפרוקטוז 1-פוספט ומנותזות על ידי פרוקטוקינאז כבד. זה מתחיל את הכללת מצע זה לצירים אחרים של ייצור אנרגיה.
יתרה מזאת, בדומה לאנזים האינברטאז בצמחים, לפעילות הסוכרז-איזומלטאז יש השלכות חשובות בהיבטים התאיים כמו לחץ אוסמוטי, אשר בדרך כלל מותנה אירועים פיזיולוגיים כמו צמיחה, התפתחות, הובלת מולקולות ואחרות.
מחלות קשורות בבני אדם
קיימת מחלה אוטוזומלית מולדת בבני אדם המכונה מחסור בסוכרז-איזומלטז או CSID (חסר מולדת סוכרז-איזומלטאז), הקשורה לפגמים בעיכול אוליגו- ודיסכרידים פעילים באוסמוטיקה.
מחלה זו קשורה למספר גורמים בו זמנית, בהם זוהה עיבוד שגוי של צורת מבשר ה- SI של האנזים, מוטציות גנטיות, טעויות במהלך הובלה וכו '.
קשה לאבחן מצב זה, כאשר הוא מתבלבל לעתים קרובות עם חוסר סובלנות ללקטוז. לכן זה מכונה גם "חוסר סובלנות לסוכרוז".
היא מאופיינת בהתפתחות של התכווצויות בטן, שלשול, הקאות, כאבי ראש המלווים בהיפוגליקמיה, חוסר צמיחה ועלייה במשקל, חרדה וייצור גז מוגזם.
הפניות
- Brunner, J., Hauser, H., Braun, H., Wilson, K., Wecker, W., O'Neill, B., & Semenza, G. (1979). אופן ההתאחדות של קומפלקס האנזים סוכרז-איזומלטאז עם ממברנה גבול המברשת המעיים. כתב העת לכימיה ביולוגית, 254 (6), 1821-1828.
- Cowell, G., Tranum-Jensen, J., Sjöström, H., & Norén, O. (1986). טופולוגיה ומבנה רביעוני של סוכרז / איזומלטאז פרו-סוכרז. כתב העת הביוכימי, 237, 455-461.
- האוזר, ח. וסמנצה, ג '(1983). Sucrase-Isomaltase: חלבון אורגני גבעול ממברנה גבול המברשת. ביקורות ביקורתיות בביוך, 14 (4), 319–345.
- Hunziker, W., Spiess, M., Semenza, G., and Lodish, HF (1986). מתחם הסוכרז-לומלטאז: מבנה ראשוני, אוריינטציה ממברנה והתפתחות חלבון גבול מברשת גבעולי. תא, 46, 227-234.
- נעים, ח.י., רוט, ג., סטרצ'י, אי, לנטזה, מ., מילה, פ., שמיץ, ג., והוריל, ח. (1988). מחסור בסוכרז-איזומלטאז אצל בני אדם. ג'יי קלין. להשקיע. , 82, 667-679.
- רודריגז, IR, Taravel, FR, & Whelan, WJ (1984). אפיון ותפקוד חזיר המעיים סוכרז-איזומלטאז ותת-יחידות הנפרדות שלו. יורו ג'י ביוכימ. , 143, 575-582.
- Schiweck, H., Clarke, M., and Pollach, G. (2012). סוכר. באנציקלופדיה של אולמן לכימיה תעשייתית (כרך 34, עמ '72). Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
- Treem, W. (1995). חסר מולקולת-מולדת-איזומלטאז. כתב העת לגסטרואנטרולוגיה ילדים ותזונה, 21, 1–14.