ЛИПАЗА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ВИДОВЕ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2024

На липази представляват голяма фамилия от ензими, способни да катализират хидролизата на връзки естерните представи в субстрати като триглицериди, фосфолипиди, естери на холестерола и някои витамини.

Те присъстват в практически всички кралства на живота, както в микроорганизми като бактерии и дрожди, така и в растения и животни; във всеки тип организъм тези ензими имат специални свойства и характеристики, които ги отличават един от друг.

Графично представяне на молекулната структура на липаза (Източник: Jawahar Swaminathan и MSD служители на Европейския институт по биоинформатика чрез Wikimedia Commons)

В зависимост от вида на класификацията може да се направи разлика между "истинските" липази, известни също като триацилглицеролни липази, и други ензими с подобна липолитична активност като фосфолипази, стеролни естерази и ретинил-палмитат естерази.

Първият публикуван доклад за последователността на ензима липаза е този на De Caro и др. През 1981 г., който изследва панкреатична триацилглицеролова липаза от свине. По-късни изследвания доказват съществуването на много други системни липази в живите организми.

Най-важните липази при животните са храносмилателните липази, произвеждани от панкреаса и черния дроб, които участват в метаболизма на мазнините, консумирани в диетата редовно, и следователно имат важни физиологични последици от различни гледни точки.

Понастоящем тези ензими не се изследват само за клинични и / или метаболитни цели, но и се произвеждат индустриално за търговски цели за преработка на храни и други продукти и могат да бъдат получени при отглеждането на специални микроорганизми.

характеристики

Липазите са водоразтворими протеини и катализират хидролитични реакции върху неразтворими субстрати. Те се намират в природата в баланс между активната им форма и неактивната им форма, а активирането или инактивирането зависи от различни вътрешни клетъчни фактори.

Те принадлежат към суперсемейството на хидролазните ензими с α / β гънки, където естерази, тиоестерази, някои протеази и пероксидази, дехалогенази и други вътреклетъчни хидролази също са класифицирани.

Липазите са кодирани от гени, които принадлежат към семейство, което включва гени, кодиращи панкреатична липаза, чернодробна липаза, липопротеин липаза, ендотелна липаза и фосфатидилсерин фосфолипаза А1.

Каталитичен механизъм

Някои автори предполагат, че формата на катализа, която тези ензими имат, е аналогична на тази на сериновите протеази, която е свързана с наличието на три специални аминокиселинни остатъка в активното място.

Механизмът на хидролиза включва образуването на ензимно-субстратен комплекс (липаза: триглицерид), впоследствие образуването на хемиацетален междинен продукт и след това освобождаване на диацилглицерид и мастна киселина.

Последната стъпка в хидролизата, освобождаването на мастната киселина от активното място, се осъществява чрез модел, известен като модел "катапулт", който предполага, че след разцепването или разпадането на естерната връзка, мастната киселина бързо се изхвърля от мястото. каталитичен.

Специфичност на субстрата

Липазите могат да бъдат специфични и да различават субстрати като триглицериди, диацилглицериди, моноглицериди и фосфолипиди. Някои са специфични по отношение на мастните киселини, тоест по отношение на тяхната дължина, степента на насищане и т.н.

Те могат също да бъдат селективни по отношение на региона, в който катализират хидролизата, това означава, че те могат да имат позиционна специфичност по отношение на мястото, към което молекулите на мастните киселини се свързват с гръбнак на глицерола (на който и да е от трите въглерода).

структура

Подобно на останалите членове на ензимното семейство, към което принадлежат, липазите се характеризират с топология, съставена от α-спирали и β-сгънати листове. Каталитичният сайт на тези ензими обикновено се състои от триада от аминокиселини: серин, аспарагинова или глутаминова киселина и хистидин.

Повечето от липазите са гликопротеини, които в зависимост от размера на въглехидратната част имат между 50 и 70 kDa молекулно тегло.

Човешка панкреатична липаза

Той има 449 аминокиселинни остатъци и два отделни домена: един N-терминал, където се намира каталитичният сайт и характерната гънка на хидролазите (α / β), и друг С-край, по-малък размер и считан за „спомагателен“, с a структура, наречена "β-сандвич".

Неговото молекулно тегло е между 45 и 53 kDa, а каталитичната му активност е по-висока при температури, близки до 37 ° C и при pH между 6 и 10.

Характеристика

В зависимост от органа, където се намират в бозайниците, например, липазите имат малко по-различни физиологични функции.

Както споменахме, има специфични липази в панкреаса, черния дроб, яйчниците и надбъбречните жлези (в бъбреците) и в ендотелните тъкани.

Чернодробните липази са отговорни за метаболизма на липопротеиновите частици, които представляват комплекси, образувани от липиди и протеини, които функционират главно при транспортирането на триглицериди и холестерол между органи и тъкани.

По-специално, липазите участват в хидролизата или освобождаването на мастни киселини от молекулите на триглицеридите, съдържащи се в липопротеините. Това е необходимо за извличане на енергия от тези молекули или за рециклирането им, използвайки ги като прекурсори в синтеза на други съединения.

Ендотелните липази присъстват в черния дроб, белите дробове, щитовидната жлеза и репродуктивните органи, а експресията на техните гени се регулира от различни цитокини. Тези ензими също участват в метаболизма на липопротеините.

Индустриални функции

В индустрията за производство на млечни храни използването на липази е обичайно за хидролизиране на мазнините, присъстващи в млякото, което има директни ефекти върху „усилването“ на аромата в сирена, кремове и други млечни продукти.

Те се използват и при производството на други хранителни продукти, особено по време на ферментация, с цел подобряване на вкуса и "усвояемостта" на някои индустриално приготвени храни.

Далеч от хранително-вкусовата промишленост използването на липази с микробен произход е популярно във формулирането на детергенти и общи почистващи вещества, които намаляват вредното въздействие върху околната среда, причинено от огромното химическо натоварване, присъстващо в конвенционалните почистващи препарати.

Препратки

1. Lowe, ME (2002). Триглицеридните липази на панкреаса. Journal of Lipid Research, 43, 2007–2016.
2. Mead, JR, Irvine, SA, & Ramji, DP (2002). Липопротеинова липаза: структура, функция, регулация и роля при заболяване. J. Mol. Med., 80, 753–769.
3. Perret, B., Mabile, L., Martinez, L., Tercé, F., Barbaras, R., & Collet, X. (2002). Чернодробна липаза: структура / функция връзка, синтез и регулация. Journal of Lipid Research, 43, 1163-1169.
4. Santamarina-fojo, S., González-navarro, H., Freeman, L., Wagner, E., Santamarina-fojo, S., Gonza, H.,… Nong, Z. (2004). Чернодробна липаза, метаболизъм на липопротеин и атерогенеза. Артериосклероза, тромбоза и съдова биология, 24, 1750–1754.
5. Тейлър, П., Куртович, И., Маршал, С. Н., Джао, X., Симпсън, Б. К., Куртович, И.,… Джао, XIN (2012). Липази от бозайници и риби. Рецензии в науката за рибарството, 29, 37–41.