Glukansukraz - Glucansucrase - Wikipedia

Streptococcus mutans tarkibidagi glyukansukraza. Domenlar rang bilan kodlangan. Ajratilgan segmentlardan tashkil topgan domenlar uchun har bir segmentga raqam berilgan. Bu erda IV1 (to'q sariq), B1 (qizil), A1 (ko'k), C (pushti), A2 (binafsha), B2 (sariq) va IV2 (yashil) segmentlari ko'rsatilgan.

Glukansukraz (shuningdek, nomi bilan tanilgan glyukoziltransferaza ) an ferment ichida glikozid gidrolaza tomonidan ishlatiladigan GH70 oilasi sut kislotasi bakteriyalar bo'linmoq saxaroza va natijada foydalaning glyukoza molekulalar uzun, yopishqoq qurish biofilm zanjirlar. Bular hujayradan tashqari homopolysaccharides α- deyiladiglyukan polimerlar.

Glyukansukraza fermentlari har xil glyukanlarni turlicha sintez qilishi mumkin eruvchanlik, reologiya glikosidik bog'liq, shoxlangan uzunligi, massa va polimerlar shaklidagi darajasiga turini o'zgartirib, va boshqa xususiyatlari. Glukansukrazalar katalizlaydigan glikozid bog'lanishiga ko'ra tasniflanadi. Ular mutansucrases, dextransucrases, alternansucrases yoki reuteransucrases bo'lishi mumkin.[1] Ushbu ko'p qirralilik glyukansukrazani sanoat dasturlari uchun foydali qildi.[2] Glyukansukrazaning roli kariogenez qiziqishning asosiy nuqtasidir. Glyukan polimerlari odam og'zidagi tishlarga yopishadi va sabab bo'ladi tish chirishi.[3]

Tuzilishi

Glyukansukrazalar - o'rtacha molekula massasi 160 ming atrofida bo'lgan, hujayradan tashqaridagi oqsillar Daltonlar. Shuning uchun kristallografiya tadqiqotlar faqat to'liq tuzilmalar emas, balki fermentlarning bo'laklari uchun olib borilgan. Shu bilan birga, glyukansukraz juda o'xshash a-amilaza, yana bir shakar kesuvchi ferment.[2] Shunday qilib, glyukansukrazaning ko'pgina tuzilish xususiyatlari mavjud. Masalan, ikkala ferment ham katalitik yadrosida uchta domenga ega va (β / a)8 bochka.[4]

Glyukansukrazaning 5 ta asosiy domeni bor: A, B, C, IV va V. Glyukansukrazadagi domenlar a-amilaza tarkibiga qaraganda boshqacha tartibga ega. α-amilaz va glucansucrase ning chiday xususiyatlari hali juda o'xshash, ammo o'z domenlari permuted etiladi.[5][6][3]Domenlari A, B, IV va V bir U-shakl amal zanjir sabab, polipeptid zanjirning ikki discontiguous burchaklaridan qurildi.[1] N- dan S-terminusgacha polipeptid zanjiri quyidagi tartibda boradi: V, IV, B, A, C, A, B, IV, V (o'ng tomondagi rasmga qarang).[4] C domen uzluksiz polipeptid tashkil faqat biri hisoblanadi.

Domen A ichiga olgan (β / α)8 bochka va katalitik joy. Katalitik uchtada qoldiqlar xususan, fermentativ faollik uchun muhim rol o'ynaydi: a nukleofil aspartat, kislota / asos glutamat Va qo'shimcha aspartat barqarorlashtirish o'tish holati.[4][3]

B domeni o'ralgan antiparallelni tashkil qiladi β varaq. B domenidagi ba'zi ilmoqlar katalitik maydon yaqinidagi chuqurchaga yordam beradi. Bundan tashqari, A va B domenlari orasidagi ba'zi aminokislotalar a hosil qiladi kaltsiy nükleofilik aspartat yaqin sayt majburiy. Ca2+ ion ferment faolligi uchun zarurdir.[4][3]

Reaksiya va mexanizm

Glucansucrase reaksiya ikki qismdan iborat. Avval u a glikozid birikmasi sukrozni ajratish. Reaksiya mahsulotlari tarkibiy qism hisoblanadi monosaxaridlar glyukoza va fruktoza. Ushbu glyukoza o'sib borayotgan glyukan zanjiriga qo'shiladi. Glyukansukraza glyukan sintezini haydash uchun bog'lanish bo'linishidan ajralib chiqadigan energiyadan foydalanadi.[2] Sukrozning parchalanishi ham, glyukan sintezi ham bir xil faol joyda sodir bo'ladi.[3]

birinchi qadam bir glikosil-ferment ishtirokida transglycosylation mexanizmi orqali amalga oshiriladi oraliq 1-kichik bo'limda. Glutamat ehtimol katalitik kislota / tayanch, Nükleofîl aspartat va boshqa aspartat o'tish davlat stabilizatörü bo'lib.[5][7] Ushbu uchta qoldiqning barchasi yuqori darajada saqlanib qolgan va mutatsiyaga uchraganligi fermentativ faollikning sezilarli pasayishiga olib keladi.[3]

Lactobacillus reuteri yilda glucansucrase faol sayt

glucansucrase mexanizmi tarixan ilmiy adabiyotlarda munozarali bo'ldi.[8][9][10] Mexanizm ikkita siljishni o'z ichiga oladi. pastki sayt -1 bilan +1 orasida farq saxaroza substrat bir glikosidik bo'linish birinchi chiqqan. Bu relizlar fruktoza va shakllari nükleofıl uchun shakar-ferment oraliq glyukoza birligi qaratadi.

Ikkinchi siljish - bu glyukozilning o'tkazilishi qism o'sib borayotgan glyukan zanjiri kabi akseptorga. o'tmishda munozara glukozil guruhi kiruvchi majburiy bo'lmagan kamaytirish yoki kamaytirish oxirida biriktirilgan yo'qmi ustida edi. Qo'shimcha tekshiruvlar bitta faol saytga ega bo'lgan kamaytirilmaydigan mexanizmga ishora qildi.[1][2][11][3]

Evolyutsiya

Glyukansukraza oqsillari, ehtimol, amilaza fermenti kashshofidan paydo bo'lgan.[3] Ikki ferment o'xshash katlama naqshlari va oqsil domenlariga ega. zarur dorilar ham izdan amilaz, yiqitish uchun, chunki aslida, glucansucrase nishonga mahsulotlari dori o'tgan urinishlar muvaffaqiyatli bo'lmagan kraxmallar.[12][13] Bu ikki fermentning faol joylari deyarli bir xil bo'lganligi sababli sodir bo'ldi. Glyukansukraza, ehtimol, boshqa evolyutsion yo'lni bosib o'tganligi sababli, juda konservalangan faol saytni saqlab qoldi.

Sog'liqni saqlash

Glukansukraza og'iz bakteriyalariga imkon beradi Streptokokk mutanslari saxarozani sut kislotasiga aylantirish uchun. Ushbu sut kislotasi pH tish atrofida va eriydi kaltsiy fosfat yilda tish emal, tishlarning parchalanishiga olib keladi.[14] Bundan tashqari, glyukan yordami sintezi S. mutans tishlarning yuzasiga yopishishda.[15][16] polimer yig'ilib, ular yana kislota-ishlab chiqarish yordam bakteriyalar tish ustida qolish. Binobarin, glyukansukraza tishlarning parchalanishini oldini olish uchun shunday jozibali dori vositasidir. Agar S. mutans endi sukrozni parchalay olmaydi va glyukanni sintez qila olmaydi, kaltsiy fosfat parchalanmaydi va bakteriyalar tishlarga oson yopishib qolmaydi.

Sanoat

Glyukansukraza fermentlari bo'lgan bakteriyalar sanoatda turli xil qo'llanilishlarda keng qo'llaniladi. Polimer dekstran juda foydali polimerning taniqli namunalaridan biridir. U foydalanish uchun tijorat miqyosida ishlab chiqariladi veterinariya tibbiyoti, ajratish texnologiyasi, biotexnologiya, inson tibbiyotida jellash, yopishqoq va emulsifikatsiya qilish uchun oziq-ovqat sanoati prebiyotik, xolesterin - gul agenti yoki qon plazmasi kengaytiruvchi va boshqalar.[4][8][17]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ a b v Ito K, Ito S, Shimamura T, Veyand S, Kavarasaki Y, Misaka T, Abe K, Kobayashi T, Kemeron AD, Ivata S (aprel 2011). "Streptococcus mutans tish kariesini qo'zg'atuvchisi tarkibidagi glyukansukrazaning kristalli tuzilishi". Molekulyar biologiya jurnali. 408 (2): 177–86. doi:10.1016 / j.jmb.2011.02.028. PMID  21354427.
  2. ^ a b v d Van Hijum SA, Kralj S, Ozimek LK, Dijkhuizen L, van Geel-Schutten IG (Mart 2006). "Sut kislotasi bakteriyalaridan glyukansukraza va fruktansukraza fermentlarining tuzilish-funktsiya munosabatlari". Mikrobiologiya va molekulyar biologiya sharhlari. 70 (1): 157–76. doi:10,1128 / MMBR.70.1.157-176.2006. PMC  1393251. PMID  16524921.
  3. ^ a b v d e f g h Vujicic-Zagar yarim himoyachi A, Pijning T, Kralj S, Lopez CA, Eeuwema W, Dijkhuizen L, va boshq. (2010 yil dekabr). "Bir 117 kDa glucansucrase Qismi Kristal tuzilishi GH70 fermentlar evolyutsiyasi va mahsulot o'ziga xosligi fikr beradi". Amerika Qo'shma Shtatlari Milliy Fanlar Akademiyasi materiallari. 107 (50): 21406–11. doi:10.1073 / pnas.1007531107. PMC  3003066. PMID  21118988. Xulosa – Simli.
  4. ^ a b v d e Leemhuis H, Pijning T, Dobruchowska JM, van Leeuwen SS, Kralj S, Dijkstra BW, Dijkhuizen L (yanvar 2013). "Glukansukrazalar: uch o'lchovli tuzilmalar, reaktsiyalar, mexanizm, a-glyukan tahlili va ularning biotexnologiya va oziq-ovqat mahsulotlariga ta'siri". Biotexnologiya jurnali. 163 (2): 250–72. doi:10.1016 / j.jbiotec.2012.06.037. PMID  22796091.
  5. ^ a b "Glukansukraza". PDB101: Oyning molekulasi.
  6. ^ MacGregor EA, Jespersen HM, Svensson B (yanvar 1996). "Glyukan-sintez qiluvchi glyukoziltransferazalarda dumaloq ravishda almashtirilgan alfa-amilaza tipidagi alfa / beta-barrel tuzilishi". FEBS xatlari. 378 (3): 263–6. doi:10.1016/0014-5793(95)01428-4. PMID  8557114.
  7. ^ Tsumori H, Minami T, Kuramitsu XK (iyun 1997). "Streptococcus mutans glyukosiltransferases tarkibidagi muhim aminokislotalarni aniqlash". Bakteriologiya jurnali. 179 (11): 3391–6. doi:10.1128 / jb.179.11.3391-3396.1997. PMC  179127. PMID  9171379.
  8. ^ a b Monchois V, Willemot RM, Monsan P (1999 yil aprel). "Glukansukrazalar: ta'sir mexanizmi va tuzilish-funktsiya munosabatlari". FEMS Mikrobiologiya sharhlari. 23 (2): 131–51. doi:10.1111 / j.1574-6976.1999.tb00394.x. PMID  10234842.
  9. ^ Van Hijum SA, Kralj S, Ozimek LK, Dijkhuizen L, van Geel-Schutten IG (Mart 2006). "Sut kislota bakteriyalar dan glucansucrase va fructansucrase fermentlar tarkibi-funktsiyasi munosabatlar". Mikrobiologiya va molekulyar biologiya sharhlari. 70 (1): 157–76. doi:10,1128 / MMBR.70.1.157-176.2006. PMC  1393251. PMID  16524921.
  10. ^ Robyt JF, Yun SH, Mukerjea R (dekabr 2008). "Dekstransukraza va dekstran biosintezi mexanizmi". Karbongidrat tadqiqotlari. 343 (18): 3039–48. doi:10.1016 / j.carres.2008.09.012. PMID  18922515.
  11. ^ Jensen MH, Mirza O, Albenne S, Rema-Shimon M, Monsan P, Gajhed M, Skov LK (2004 yil mart). "Neisseria polysaccharea dan amylosucrase o'rta değerdeş kristalli tuzilishi". Biokimyo. 43 (11): 3104–10. doi:10.1021 / bi0357762. PMID  15023061.
  12. ^ "Tish tadqiqotchilari og'iz bakteriyalariga: juda yopishib qolmanglar". 2010-12-08.
  13. ^ "Tish chirishiga davo topish". 2011-05-12.
  14. ^ Featherstone JD (sentyabr 2008). "Tish kariesi: kasallikning dinamik jarayoni". Avstraliya Dental Journal. 53 (3): 286–91. doi:10,1111 / j.1834-7819.2008.00064.x. PMID  18782377.
  15. ^ "Tish chirishi va periodontal kasallik mikrobiologiyasi". Tibbiy mikrobiologiya. Galveston shahridagi Texas tibbiyot filiali. 1996 yil. ISBN  978-0-9631172-1-2.
  16. ^ Colby SM, McLaughlin RE, Ferretti JJ, Rassell RR (fevral 1999). "Gtf genlarini inaktivatsiyasining Streptococcus downei yopishishiga ta'siri". Og'iz mikrobiologiyasi va immunologiyasi. 14 (1): 27–32. doi:10.1034 / j.1399-302x.1999.140103.x. PMID  10204477.
  17. ^ Soetaert V, Schwengers D, Buchholz K, Vandamme EJ (1995 yil yanvar). "Yagona micro-organizm tomonidan uglevod modifikatsiyadagi keng: xushbo'y is hosil mesenteroides.". Biotexnologiyada taraqqiyot. 10. Elsevier. 351-358 betlar. doi:10.1016 / S0921-0423 (06) 80116-4. ISBN  978-0-444-82223-9.

Tashqi havolalar