Alfa-amylaza
α-Amylaza | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identyfikatory | |||||||||
nr WE | 3.2.1.1 | ||||||||
nr CAS | 9000-90-2 | ||||||||
Bazy danych | |||||||||
IntEnz | Widok IntEnz | ||||||||
BRENDA | Wpis BRENDY | ||||||||
ExPASy | Widok NiceZyme | ||||||||
KEGG | Wpis KEGG | ||||||||
MetaCyc | szlak metaboliczny | ||||||||
PRYM | profil | ||||||||
Struktury PDB | RCSB PDB PDBe PDB suma | ||||||||
|
Domena katalityczna GH13 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identyfikatory | |||||||||
Symbol | Alfa-amylaza | ||||||||
Pfam | PF00128 | ||||||||
Klan Pfam | CL0058 | ||||||||
InterPro | IPR006047 | ||||||||
SCOP2 | 1 ppi / ZAKRES / SUPFAM | ||||||||
Nadrodzina OPM | 117 | ||||||||
Białko OPM | 1wza | ||||||||
CAZy | GH13 | ||||||||
CDD | cd11338 | ||||||||
|
Domena arkusza beta alfa-amylazy C-końcowej | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identyfikatory | |||||||||
Symbol | Alfa-amyl_C2 | ||||||||
Pfam | PF07821 | ||||||||
InterPro | IPR012850 | ||||||||
|
Alfa amylaza, C-końcowa domena all-beta | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identyfikatory | |||||||||
Symbol | Alfa-amylaza_C | ||||||||
Pfam | PF02806 | ||||||||
Klan Pfam | CL0369 | ||||||||
InterPro | IPR006048 | ||||||||
SCOP2 | 1 ppi / ZAKRES / SUPFAM | ||||||||
|
α-Amylaza jest enzymem (EC 3.2.1.1; nazwa systematyczna 4-α- D -glukan-glukanohydrolaza ), który hydrolizuje wiązania α dużych polisacharydów połączonych wiązaniami α , takich jak skrobia i glikogen , dając ich krótsze łańcuchy, dekstryny i maltozę :
- Endohydroliza wiązań (1→4)-α- D -glukozydowych w polisacharydach zawierających trzy lub więcej jednostek D -glukozy połączonych wiązaniami (1→4)-α
Jest to główna forma amylazy występująca u ludzi i innych ssaków. Jest również obecny w nasionach zawierających skrobię jako rezerwa pokarmowa i jest wydzielany przez wiele grzybów. Jest członkiem rodziny hydrolaz glikozydowych 13 .
W biologii człowieka
Chociaż występuje w wielu tkankach, amylaza jest najbardziej widoczna w soku trzustkowym i ślinie , z których każda ma własną izoformę ludzkiej α-amylazy. Zachowują się inaczej podczas ogniskowania izoelektrycznego , a także można je rozdzielić w testach przy użyciu specyficznych przeciwciał monoklonalnych . U ludzi wszystkie izoformy amylazy łączą się z chromosomem 1p 21 (patrz AMY1A ).
Amylaza ślinowa (ptyalina)
Amylaza znajduje się w ślinie i rozkłada skrobię na maltozę i dekstrynę . Ta forma amylazy jest również nazywana „ptyalin” / ˈ t aɪ əl ɪ n / , którą nazwał chemik Jöns Jacob Berzelius . Nazwa wywodzi się od greckiego słowa πτυω (pluję), ponieważ substancję pozyskiwano ze śliny. Rozbija duże, nierozpuszczalne cząsteczki skrobi na rozpuszczalne skrobie ( amylodekstrynę , erytrodekstrynę i achrodekstrynę), tworząc kolejno mniejsze skrobie i ostatecznie maltozę . Ptyalina działa na liniowe wiązania glikozydowe α(1,4) , ale hydroliza związku wymaga enzymu działającego na produkty rozgałęzione. Amylaza ślinowa jest inaktywowana w żołądku przez kwas żołądkowy . W soku żołądkowym doprowadzonym do pH 3,3 ptyalina była całkowicie inaktywowana w ciągu 20 minut w temperaturze 37°C. Natomiast 50% aktywności amylazy pozostało po 150 minutach ekspozycji na sok żołądkowy o pH 4,3. Zarówno skrobia, substrat dla ptialiny, jak i produkt (krótkie łańcuchy glukozy) są w stanie częściowo chronić ją przed inaktywacją przez kwas żołądkowy. Ptyalina dodana do buforu o pH 3,0 ulegała całkowitej inaktywacji w ciągu 120 minut; jednakże dodanie skrobi na poziomie 0,1% skutkowało pozostawieniem 10% aktywności, a podobne dodanie skrobi na poziomie 1,0% skutkowało pozostawieniem około 40% aktywności po 120 minutach.
Optymalne warunki dla ptialiny
- Optymalne pH – 7,0; 5,6-6,9
- Temperatura ciała człowieka - 37 stopni Celsjusza
- Obecność niektórych anionów i aktywatorów:
Zmienność genetyczna ludzkiej amylazy ślinowej
Gen amylazy ślinowej uległ duplikacji podczas ewolucji, a badania nad hybrydyzacją DNA wskazują, że wiele osób ma wiele tandemowych powtórzeń genu. Liczba kopii genów koreluje z poziomami amylazy ślinowej, jak zmierzono w teście białkowym z użyciem przeciwciał przeciwko ludzkiej amylazie. Liczba kopii genów jest związana z widoczną ewolucyjną ekspozycją na diety bogate w skrobię. Na przykład Japończyk miał 14 kopii genu amylazy (jeden allel z 10 kopiami i drugi allel z czterema kopiami). Japońska dieta tradycyjnie zawierała duże ilości ryżowej . W przeciwieństwie do tego osobnik Biaka nosił sześć kopii (trzy kopie na każdym allelu). Biaka to łowcy-zbieracze z lasów deszczowych, którzy tradycyjnie spożywali dietę o niskiej zawartości skrobi . Perry i współpracownicy spekulowali, że zwiększona liczba kopii genu amylazy ślinowej mogła zwiększyć przeżycie, zbiegając się z przejściem na dietę skrobiową podczas ewolucji człowieka.
Amylaza trzustkowa
Trzustkowa α-amylaza losowo rozszczepia wiązania α(1-4) glikozydowe amylozy , dając dekstrynę , maltozę lub maltotriozę . Przyjmuje mechanizm podwójnego przemieszczania z zachowaniem konfiguracji anomerycznej . U ludzi amylaza ślinowa wyewoluowała z jej kopii.
W patologii
Test na obecność amylazy jest łatwiejszy do wykonania niż test na obecność lipazy , co czyni go podstawowym testem stosowanym do wykrywania i monitorowania zapalenia trzustki . Laboratoria medyczne zwykle mierzą albo amylazę trzustkową, albo amylazę całkowitą. Jeśli mierzy się tylko amylazę trzustkową, wzrost nie zostanie odnotowany w przypadku świnki lub innego urazu gruczołów ślinowych.
Jednakże, ze względu na niewielką ilość, czas ma kluczowe znaczenie podczas pobierania krwi do tego pomiaru. Krew należy pobrać wkrótce po ataku bólu związanego z zapaleniem trzustki, w przeciwnym razie jest ona wydalana przez nerki .
α-amylaza ślinowa została wykorzystana jako biomarker stresu i jako zastępczy marker aktywności współczulnego układu nerwowego (SNS) , który nie wymaga pobierania krwi.
Interpretacja
Podwyższone poziomy w osoczu u ludzi stwierdza się w:
- śliny (w tym intubacja anestezjologiczna )
- Świnka – z powodu zapalenia gruczołów ślinowych
- Zapalenie trzustki – z powodu uszkodzenia komórek produkujących amylazę
- Niewydolność nerek – z powodu zmniejszonego wydalania
Odczyty całkowitej amylazy ponad 10-krotnie przekraczające górną granicę normy (GGN) sugerują zapalenie trzustki. Pięć do 10-krotność GGN może wskazywać na niedrożności jelit lub dwunastnicy lub niewydolność nerek, a niższe podwyższenia często stwierdza się w chorobach gruczołów ślinowych.
Geny
w zbożu
Aktywność α-amylazy w ziarnie mierzy się np. liczbą opadania Hagberga-Pertena , testem do oceny uszkodzeń pędów lub metodą Phadebas . Występuje w pszenicy .
Użytek przemysłowy
α-Amylaza jest wykorzystywana w produkcji etanolu do rozbijania skrobi w ziarnach na cukry ulegające fermentacji.
Pierwszym etapem produkcji wysokofruktozowego syropu kukurydzianego jest obróbka skrobi kukurydzianej α-amylazą, która rozszczepia długie polimery skrobiowe na krótsze łańcuchy oligosacharydów .
Alfa-amylaza o nazwie „Termamyl”, pochodząca z Bacillus licheniformis , jest również stosowana w niektórych detergentach, zwłaszcza w środkach do zmywania naczyń i usuwających skrobię.
Zobacz amylazę , aby uzyskać więcej ogólnych zastosowań rodziny amylaz.
Możliwość zastosowania medycznego
α-Amylaza wykazała skuteczność w rozkładaniu biofilmów bakterii wielodrobnoustrojowych poprzez hydrolizę wiązań glikozydowych α(1→4) w strukturalnych egzopolisacharydach macierzy zewnątrzkomórkowej substancji polimerowej (EPS).
Hamowanie buforowe
cząsteczka tris hamuje szereg bakteryjnych α-amylaz, więc nie należy ich stosować w buforze tris.
Determinacja
Dostępnych jest kilka metod określania aktywności α-amylazy, a różne gałęzie przemysłu zwykle polegają na różnych metodach. Test jodowy skrobi, rozwinięcie testu jodowego , opiera się na zmianie koloru, ponieważ α-amylaza rozkłada skrobię i jest powszechnie stosowana w wielu zastosowaniach. Podobnym, ale wytwarzanym przemysłowo testem jest Phadebas , który jest stosowany jako test jakościowy i ilościowy w wielu gałęziach przemysłu, takich jak detergenty, różne rodzaje mąki, zboża i słodu oraz biologia sądowa.
zmodyfikowane kolorymetryczne mikrooznaczanie amylazy, w którym trawienie skrobi mierzy się przez zmniejszenie barwy skrobiowo-jodowej.
Architektura domeny
α-Amylazy zawierają szereg odrębnych domen białkowych. Domena katalityczna ma strukturę składającą się z ośmioniciowej beczki α/β, która zawiera miejsce aktywne, przerwanej około 70- aminokwasową domeną wiążącą wapń wystającą między nicią β 3 a α-helisą 3 oraz karboksy- końcowa domena β-beczki z kluczem greckim . Kilka α-amylaz zawiera domenę β-kartki, zwykle na C-końcu. Ta domena jest zorganizowana jako pięcioniciowa antyrównoległa β-kartka. Kilka α-amylaz zawiera domenę all-β, zwykle na C-końcu.
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- Białko alfa-amylazy
- alfa-amylaza w US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)