ALFA-AMYLAASI: OMINAISUUDET, RAKENNE, TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Alfa-amylaasi (α-amylaasi) on amylolyyttinen entsyymi ryhmä amylaaseja endo joka on vastuussa hydrolyysi α-1,4 sidoksia glukoosi tähteiden, jotka käsittävät erityyppisiä hiilihydraatteja luonnossa.

Järjestelmällisesti tunnetaan systemaattisesti nimellä α-1,4-glukaani-4-glukanohydroolit. Esimerkiksi ihmisillä syljen läsnä olevat amylaasit ja haiman erittämät amylaasit ovat a-amylaasityyppisiä.

Eläin-alfa-amylaasientsyymin C-terminaalisen domeenin rakenne (Lähde: Jawahar Swaminathan ja MSD: n henkilökunta Euroopan bioinformatiikan instituutissa Wikimedia Commonsin kautta)

Kuhn, vuonna 1925, laski ensimmäisenä termiin "a-amylaasi" perustuen tosiasiaan, että näitä entsyymejä katalysoivilla hydrolyysituotteilla on a-konfiguraatio. Myöhemmin, vuonna 1968, määritettiin, että nämä vaikuttavat ensisijaisesti lineaarisen ja haarautumattoman rakennerakenteen substraateihin.

Kuten muutkin amyylolyyttiset entsyymit, α-amylaasi vastaa tärkkelyksen ja muiden sukulaisten molekyylien, kuten glykogeenin, hydrolyysistä, tuottaen pienempiä polymeerejä, jotka koostuvat toistuvista glukoosiyksiköistä.

Sen fysiologisten toimintojen lisäksi, joita tällä entsyymillä on eläimissä, kasveissa ja sitä ekspressoivissa mikro-organismeissa, α-amylaasi yhdessä muiden olemassa olevien amylaasiluokkien kanssa edustaa 25% entsyymeistä, joita käytetään teollisuus- ja bioteknologisiin tarkoituksiin maailmassa. nykyiset markkinat.

Monet sieni- ja bakteerilajit ovat tärkein lähde a-amylaasien saamiseksi, joita käytetään yleisimmin teollisuudessa ja tieteellisissä kokeissa. Tämä johtuu pääasiassa monipuolisuudesta, helposta hankkimisesta, yksinkertaisesta käsittelystä ja tuotantoon liittyvistä alhaisista kustannuksista.

ominaisuudet

Luonnossa löydetyillä a-amylaaseilla voi olla hyvin erilaisia ​​optimaalisia pH-alueita niiden toiminnalle; esimerkiksi eläinten ja kasvien a-amylaasien optimaalinen arvo on välillä 5,5 - 8,0 pH-yksikköä, mutta joillakin bakteereilla ja sienillä on enemmän alkalisia ja happamia entsyymejä.

Sylessä ja nisäkkäiden haimassa olevat entsyymit toimivat parhaiten pH: ssa, joka on lähellä 7 (neutraali), lisäksi ne vaativat kloridi-ioneja maksimaalisen entsymaattisen aktiivisuutensa saavuttamiseksi ja kykenevät sitoutumaan kaksiarvoisiin kalsiumioneihin.

Sekä eläinentsyymejä, sylkeä että haimaa, tuotetaan organismeissa itsenäisillä mekanismeilla, joihin liittyy tiettyjä soluja ja rauhasia ja jotka eivät todennäköisesti ole sukulaisia ​​verenkiertoon ja muihin ruumiinonteloihin läsnä oleviin entsyymeihin.

Sekä näiden entsyymien toiminnan kannalta optimaalinen pH ja lämpötila riippuvat suuresti tarkasteltavana olevan organismin fysiologiasta, koska on olemassa ekstremofiilisiä mikro-organismeja, jotka kasvavat erityisissä olosuhteissa näiden ja monien muiden parametrien suhteen.

Lopuksi, niiden aktiivisuuden säätelyn kannalta a-amylaasiryhmän entsyymien kesken jaettuna ominaispiirre on, että nämä, kuten muutkin amylaasit, voidaan estää raskasmetalli-ioneilla, kuten elohopealla, kuparilla, hopea ja lyijy.

Rakenne

Α-amylaasi on monidomeenientsyymi, jolla on eläimissä ja kasveissa likimääräinen molekyylipaino 50 kDa, ja eri tekijät ovat yhtä mieltä siitä, että tähän glykohydrolaasien perheeseen kuuluvat entsyymit ovat entsyymejä, joilla on yli kymmenen rakenteellista domeenia.

Keskusdomeeni tai katalyyttinen domeeni on erittäin konservoitunut ja sitä kutsutaan domeeniksi A, joka koostuu symmetrisestä laskosta 8 beeta-taitettua levyä, jotka on järjestetty "piipun" muotoon ja joita ympäröivät 8 alfa-heliksiä, joten se voi myös olla löytyy kirjallisuudessa nimellä (β / α) 8 tai tynnyrityypiltä “TIM”.

On tärkeätä huomata, että domeenin A P-levyjen C-terminaalisessa päässä ovat konservoituneet aminohappotähteet, jotka osallistuvat katalyysiin ja substraatin sitoutumiseen, ja että tämä domeeni sijaitsee proteiinin N-terminaalisella alueella.

Toinen näiden entsyymien tutkituimmista domeeneista on ns. B-domeeni, joka erottuu beeta-taitetun levyn ja domeenin A alfa-kierreluvun numero 3 välillä. Tällä on keskeinen rooli substraatin ja kaksiarvoisen kalsiumin sitoutumisessa.

Lisädomeeneja on kuvattu a-amylaasientsyymeille, kuten domeeneille C, D, F, G, H ja I, jotka sijaitsevat domeenin A edessä tai takana ja joiden toimintoja ei tunneta tarkalleen ja jotka riippuvat organismista, joka sitä tutkitaan.

Mikro-organismien a-amylaasit

A-amylaasien molekyylipaino, samoin kuin muut biokemialliset ja rakenteelliset ominaisuudet, riippuu tutkittavasta organismista. Siten monien sienten ja bakteerien a-amylaasien paino on niinkin alhainen kuin 10 kDa ja jopa 210 kDa.

Joidenkin näiden mikrobientsyymien korkea molekyylipaino liittyy usein glykosylaatioiden läsnäoloon, vaikka proteiinien glykosylaatio bakteereissa on melko harvinaista.

ominaisuudet

Eläimissä α-amylaasit ovat vastuussa tärkkelyksen ja glykogeenin metabolian ensimmäisistä vaiheista, koska ne ovat vastuussa niiden hydrolyysistä pienempiin fragmentteihin. Ruoansulatuskanavan elimet, jotka vastaavat sen tuotannosta nisäkkäillä, ovat haima ja sylkirauhaset.

Ilmeisen metabolisen funktionsa lisäksi monien nisäkkäiden sylkirauhasten tuottama a-amylaasien tuotanto, joka aktivoituu norepinefriinin vaikutuksesta, on monien kirjoittajien mielestä tärkeä keskushermoston stressin "psykobiologinen" merkki.

Sillä on myös toissijaisia ​​tehtäviä suun terveydessä, koska sen toiminta eliminoi suun bakteereita ja estää niiden tarttumista suun pinnalle.

Päätoiminta kasveissa

Kasveissa α-amylaaseilla on tärkeä rooli siementen itämisessä, koska ne ovat entsyymejä, jotka hydrolysoivat endospermissä olevan tärkkelyksen, joka ravitsee alkioita sen sisällä, prosessia, jota pääasiassa ohjaa giberelliini, fytohormoni.

Teolliset sovellukset

Α-amylaasiperheeseen kuuluvilla entsyymeillä on useita sovelluksia monissa eri yhteyksissä: teollisessa, tieteellisessä ja bioteknologisessa jne.

Suuressa tärkkelyksenjalostusteollisuudessa a-amylaaseja käytetään suositusti glukoosin ja fruktoosin tuotantoon, samoin kuin parannetun tekstuurin ja korkeamman nostokapasiteetin omaavan leivän tuotantoon.

Biotekniikan alalla on paljon kiinnostusta kaupallisesti käytettyjen entsyymien parantamiseen niiden stabiilisuuden ja suorituskyvyn parantamiseksi eri olosuhteissa.

Viitteet

1. Aiyer, PV (2005). Amylaasit ja niiden sovellukset. African Journal of Biotechnology, 4 (13), 1525–1529.
2. Bernfeld, P. (1960). Amylaasit, a ja B. Hiilihydraattiaineenvaihdunnan entsyymeissä (osa I, s. 149–158).
3. Granger, DA, Kivlighan, KT, El, M., Gordis, EB, & Stroud, LR (2007). Syljen a-amylaasi biologisessa käyttäytymistutkimuksessa. Viimeaikainen kehitys ja sovellukset. Ann. NY Acad. Sei., 1098, 122–144.
4. Monteiro, P., ja Oliveira, P. (2010). Mikrobi-a-amylaasin käyttö teollisuudessa - katsaus. Brazilian Journal of Microbiology, 41, 850–861.
5. Reddy, NS, Nimmagadda, A., & Rao, KRSS (2003). Katsaus mikrobi-a-amylaasiperheeseen. African Journal of Biotechnology, 2 (12), 645–648.
6. Salt, W., ja Schenker, S. (1976). Amylaasi - sen kliininen merkitys: Katsaus kirjallisuuteen. Medicine, 55 (4), 269–289.
7. Svensson, B., ja Macgregor, EA (2001). Sekvenssin ja rakenteen suhde spesifisyyteen entsyymien a-amylaasiperheessä. Biochimica et Biophysica Acta, 1546, 1–20.
8. Thoma, JA, Spradlin, JE, & Dygert, S. (1925). Kasvien ja eläinten amylaasit. Ann. Chem., 1, 115 - 189.