LIPÁZA: CHARAKTERISTIKA, ŠTRUKTÚRA, TYPY, FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026

Tieto lipázy predstavujú veľká rodina enzýmov, ktoré sú schopné katalyzovať hydrolýzu esterových väzieb prítomných v substrátoch, ako sú triglyceridy, fosfolipidy, estery cholesterolu a niektorých vitamínov.

Vyskytujú sa prakticky vo všetkých kráľovstvách života, v mikroorganizmoch, ako sú baktérie a kvasinky, ako aj v rastlinách a zvieratách; v každom type organizmu majú tieto enzýmy špeciálne vlastnosti a vlastnosti, ktoré ich od seba odlišujú.

Grafické znázornenie molekulárnej štruktúry lipázy (Zdroj: Zamestnanci Jawahara Swaminathana a MSD v Európskom inštitúte pre bioinformatiku prostredníctvom Wikimedia Commons)

V závislosti od typu klasifikácie je možné rozlišovať medzi „pravými“ lipázami, tiež známymi ako triacylglycerolové lipázy, a inými enzýmami s podobnou lipolytickou aktivitou, ako sú fosfolipázy, sterol esterázy a retinylpalmitát esterázy.

Prvou publikovanou správou o sekvencii enzýmu lipázy bola správa De Caro a kol., V roku 1981, ktorý študoval pankreatickú triacylglycerolovú lipázu od ošípaných. Neskoršie štúdie preukázali existenciu mnohých ďalších systémových lipáz v živých organizmoch.

Najdôležitejšie lipázy u zvierat sú tráviace lipázy produkované pankreasom a pečeňou, ktoré sa pravidelne podieľajú na metabolizme tukov konzumovaných v potrave, a preto majú z rôznych hľadísk významné fyziologické dôsledky.

V súčasnosti sa tieto enzýmy nielen študujú na klinické a / alebo metabolické účely, ale vyrábajú sa aj priemyselne na komerčné účely na spracovanie potravín a iných výrobkov a dajú sa získať kultiváciou špeciálnych mikroorganizmov.

vlastnosti

Lipázy sú vo vode rozpustné proteíny a katalyzujú hydrolytické reakcie na nerozpustných substrátoch. V prírode sa nachádzajú v rovnováhe medzi ich aktívnou formou a neaktívnou formou a aktivácia alebo inaktivácia závisí od rôznych vnútorných bunkových faktorov.

Patrí do nadrodiny enzýmov hydroláz s α / β-násobkami, do ktorých sú zatriedené aj esterázy, tioesterázy, niektoré proteázy a peroxidázy, dehalogenázy a iné intracelulárne hydrolázy.

Lipázy sú kódované génmi, ktoré patria do rodiny, ktorá zahŕňa gény kódujúce pankreatickú lipázu, pečeňovú lipázu, lipoproteínovú lipázu, endoteliálnu lipázu a fosfatidylserín fosfolipázu Al.

Katalytický mechanizmus

Niektorí autori predpokladajú, že forma katalýzy, ktorú majú tieto enzýmy, je analogická s formou serínových proteáz, ktorá súvisí s prítomnosťou troch špeciálnych aminokyselinových zvyškov v aktívnom mieste.

Mechanizmus hydrolýzy zahŕňa tvorbu komplexu enzým-substrát (lipáza: triglycerid), následne tvorbu hemiacetálneho intermediátu a potom uvoľnenie diacylglyceridu a mastnej kyseliny.

Posledný krok v hydrolýze, uvoľňovanie mastnej kyseliny z aktívneho miesta, nastáva prostredníctvom modelu známeho ako „katapultový“ model, čo znamená, že po štiepení alebo rozpade esterovej väzby sa mastná kyselina z miesta rýchlo vyhodí. katalytická.

Špecifickosť substrátu

Lipázy môžu byť špecifické a rozlišovať medzi substrátmi, ako sú triglyceridy, diacylglyceridy, monoglyceridy a fosfolipidy. Niektoré sú špecifické z hľadiska mastných kyselín, to znamená, čo sa týka ich dĺžky, stupňa nasýtenia atď.

Môžu byť tiež selektívne z hľadiska oblasti, v ktorej katalyzujú hydrolýzu, čo znamená, že môžu mať polohovú špecificitu vzhľadom na miesto, na ktoré sa molekuly mastnej kyseliny viažu na glycerolový hlavný reťazec (na ktoromkoľvek z troch uhlíkov).

štruktúra

Rovnako ako ostatní členovia rodiny enzýmov, do ktorých patria, sa lipázy vyznačujú topológiou zloženou z a-helixov a p-skladaných listov. Katalytické miesto týchto enzýmov sa všeobecne skladá z troch aminokyselín: serínu, asparágovej alebo glutámovej kyseliny a histidínu.

Väčšina lipáz sú glykoproteíny, ktoré majú v závislosti od veľkosti uhľohydrátovej časti molekulovú hmotnosť medzi 50 a 70 kDa.

Ľudská pankreatická lipáza

Má 449 aminokyselinových zvyškov a dve samostatné domény: jeden N-terminál, kde sa nachádza katalytické miesto a charakteristické zloženie hydroláz (a / β), a druhý C-terminál, ktorého veľkosť je menšia a považuje sa za „pomocnú“, s štruktúra nazývaná „β-sendvič“.

Jeho molekulová hmotnosť je medzi 45 a 53 kDa a jej katalytická aktivita je vyššia pri teplotách blízkych 37 ° C a pri pH medzi 6 a 10.

Vlastnosti

Napríklad v závislosti od orgánu, v ktorom sa nachádzajú u cicavcov, majú lipázy trochu odlišné fyziologické funkcie.

Ako už bolo uvedené, existujú špecifické lipázy v pankrease, pečeni, vaječníkoch a nadobličkách (v obličkách) a v endotelových tkanivách.

Hepatické lipázy sú zodpovedné za metabolizmus lipoproteínových častíc, čo sú komplexy tvorené lipidmi a proteínmi, ktoré fungujú hlavne pri transporte triglyceridov a cholesterolu medzi orgánmi a tkanivami.

Konkrétne sa lipázy zúčastňujú na hydrolýze alebo uvoľňovaní mastných kyselín z triglyceridových molekúl obsiahnutých v lipoproteínoch. Je potrebné extrahovať energiu z týchto molekúl alebo ich recyklovať a použiť ich ako prekurzory pri syntéze iných zlúčenín.

Endotelové lipázy sú prítomné v pečeni, pľúcach, štítnej žľaze a reprodukčných orgánoch a expresia ich génov je regulovaná rôznymi cytokínmi. Tieto enzýmy sú tiež zapojené do metabolizmu lipoproteínov.

Priemyselné funkcie

V mliekarenskom priemysle výroby potravín je použitie lipáz bežné na hydrolýzu tukov prítomných v mlieku, čo má priamy vplyv na „zvýšenie“ chuti v syroch, krémoch a iných mliečnych výrobkoch.

Používajú sa tiež pri výrobe iných potravinárskych výrobkov, najmä pri fermentácii, aby sa zlepšila chuť a „stráviteľnosť“ niektorých priemyselne pripravených potravín.

Použitie lipáz mikrobiálneho pôvodu je ďaleko od potravinárskeho priemyslu populárne pri príprave detergentov a všeobecných čistiacich látok, ktoré znižujú škodlivé účinky na životné prostredie spôsobené enormnou chemickou záťažou, ktorá sa vyskytuje v konvenčných čistiacich výrobkoch.

Referencie

1. Lowe, ME (2002). Triglyceridové lipázy pankreasu. Journal of Lipid Research, 43, 2007 - 2016.
2. Mead, JR, Irvine, SA a Ramji, DP (2002). Lipoproteínová lipáza: štruktúra, funkcia, regulácia a úloha v chorobe. J. Mol. Med., 80, 753 - 769.
3. Perret, B., Mabile, L., Martinez, L., Tercé, F., Barbaras, R., & Collet, X. (2002). Hepatická lipáza: vzťah štruktúra / funkcia, syntéza a regulácia. 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). Hepatálna lipáza, metabolizmus lipoproteínov a aterogenéza. Arterioskleróza, trombóza a vaskulárna biológia, 24, 1750-1754.
5. Taylor, P., Kurtovic, I., Marshall, SN, Zhao, X., Simpson, BK, Kurtovic, I.,… Zhao, XIN (2012). Lipázy z cicavcov a rýb. Recenzie v Fisheries Science, 29, 37 - 41.