β-galaktosidáza | |||||||||||||||||||
β-galaktosidáza z Penicillum sp. ( PDB 1TG7 ) | |||||||||||||||||||
Hlavní rysy | |||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Schválené jméno | β-galaktosidáza 1 | ||||||||||||||||||
Symbol | GLB1 | ||||||||||||||||||
Synonyma | ELNR1, MPS4B, EBP | ||||||||||||||||||
Č. ES | 3.2.1.23 | ||||||||||||||||||
Homo sapiens | |||||||||||||||||||
Místo | 3 str. 22.3 | ||||||||||||||||||
Molekulární váha | 77075 Da | ||||||||||||||||||
Počet reziduí | 677 aminokyselin | ||||||||||||||||||
Odkazy přístupné z GeneCards a HUGO . | |||||||||||||||||||
|
Č. ES | ES |
---|---|
Číslo CAS |
IUBMB | Vstup IUBMB |
---|---|
IntEnz | IntEnz pohled |
BRENDA | Vstup BRENDA |
KEGG | Vstup KEGG |
MetaCyc | Metabolická cesta |
PRIAM | Profil |
PDB | RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum |
JÍT | AmiGO / EGO |
Β-galaktosidáza , někdy zkráceně beta-gal nebo P-gal je hydroláza , jehož úlohou je hydrolyzovat na p-galaktosidů v odváží jednoduché. Jeho výhodnými substráty mohou být gangliozid GM1 , laktosylceramidy , laktóza a také několik glykoproteinů . Je to homotetramer složený ze čtyř podobných podjednotek, každá o velikosti 116 kDa.
Podílí se na metabolismu galaktózy a sfingolipidů , stejně jako na biosyntéze glykosfingolipidů .
Jeho nepřítomnost (nebo slabá přítomnost) ve střevě je hlavní příčinou neschopnosti trávit laktózu u lidí : mluvíme o intoleranci laktózy . Geneticky nedostatek genu GLB1 způsobuje mukopolysacharidózu typu IV (MPS4), galaktosialidózu nebo GM1 gangliosidózu .
První β-galaktosidázy byly sekvenovány, aby se z E. coli , v roce 1970 se skládá z 1024 zbytků z aminokyselin . Protein se skládá ze čtyř řetězců a má molekulovou hmotnost 464 kDa . Každá jednotka má pět domén , přičemž třetí má aktivní web . Tento enzym lze rozdělit na dva peptidy, LacZα a LacZΩ, přičemž žádná z jeho jednotek není sama o sobě aktivní. Tato charakteristika se používá v mnoha klonovacích vektorech k dokončení a-komplementace umělých specifických řetězců Escherichia coli , přičemž kratší peptid (LacZα) je kódován plazmidem, zatímco delší peptid (LacZΩ) je kódován v trans bakteriálním chromozomem . Když jsou fragmenty DNA vloženy do vektoru a produkce LacZa je přerušena, buňka již nemá žádnou aktivitu p-galaktosidázy. To má za následek přítomnost dvou typů rekombinantů: těch, které jsou schopné degradovat laktózu, a těch, které nemohou.
V roce 1995 Dimri et al. navrhnout novou izoformu β-galaktosidázy s maximální aktivitou při pH 6,0, která by byla exprimována pouze během stárnutí (nevratné zastavení buněčného růstu). Byl dokonce vyvinut konkrétní protokol měření. Dnes víme, že to odpovídá akumulaci endogenní lysozomální β-galaktosidázy a její exprese není pro stárnutí užitečná. Navzdory všemu zůstává tento enzym biomarkerem volby pro fázi stárnutí buněk kvůli jeho snadné detekci.
Aktivní místo β-galaktosidázy katalyzuje hydrolýzu jejího substrátu jak „povrchovými“, tak „hlubokými“ vazbami. K + ionty i ionty Mg ++ jsou nezbytné pro dosažení optimálního účinku enzymu. Kovalentní připojení k substrátu je prostřednictvím terminální karboxylové skupiny postranního řetězce kyseliny glutamové .
U E. coli se předpokládalo, že do této substituční reakce byla zapojena aminokyselina Glu 461 . Nyní víme, že tato aminokyselina je ve skutečnosti kyselým katalyzátorem a že je to spíše Glu 537, který je kovalentním meziproduktem.
V lidech je nukleofilní pól z hydrolýzy je Glu 268 .
Beta-galaktosidáza spojená se stárnutím (SA-β-gal nebo β -galaktosidáza spojená se stárnutím ) je enzym podobný hydroláze, který katalyzuje hydrolýzu β-galaktosidů monosacharidů pouze v stárnoucích buňkách. Beta-galaktosidáza asociovaná se stárnutím je spolu s p16 Ink4A považována za biomarker buněčné stárnutí.
Jeho existence byla navržena v roce 1995 na základě pozorování, že když byly testy beta-galaktosidázy prováděny při pH 6, došlo k zabarvení pouze u buněk ve stavu stárnutí. Byl navržen cytochemický test založený na produkci modře zbarvené sraženiny, která je výsledkem štěpení chromogenního substrátu X-Gal, který se po odštěpení galaktosidázou zbarví modře. Od té doby byly vyvinuty ještě konkrétnější kvantitativní testy pro jeho detekci při pH 6,0. Dnes je tento jev vysvětlen nadexpresí a akumulací endogenní lysozomální beta-galaktosidázy konkrétně v senescentních buňkách. Jeho výraz není vyžadován pro stárnutí. Zůstává však nejpoužívanějším biomarkerem pro stárnoucí a stárnoucí buňky, protože je snadno detekovatelný a spolehlivý jak in situ, tak in vitro .
Tento enzym je vyhledáván v bakteriálních identifikačních galeriích: při absenci degradace laktózy si člověk klade otázku o přítomnosti tohoto enzymu a o přítomnosti porinu , molekul transportujících membránový protein .
Isopropyl β-D-1-thiogalaktopyranosidu nebo IPTG má schopnost vázat se a inhibovat lac represor, a tím indukuje transkripci genu kódujícího p-galaktosidázy .
Β-galaktosidáza slouží jako kontrola transformace na Petriho misce pro bakteriální buňky, které mají integrovaný plazmid obsahující gen Lac Z kódující β-galaktosidázu.
Pěstováním buněk na médiu obsahujícím X-ga l (bezbarvý substrát) je možné vybrat bakterie, které mají integrovaný plazmid obsahující Lac Z. Ve skutečnosti ty, které mají integrovaný Lac Z, kódují p-galaktosidázu, která bude štěpit X- gal, rozštěpený X-gal zmodrá. Bakterie, které nemají integrovaný Lac-Z, neexprimují β-galaktosidázu a zůstanou bílé, protože X-gal není štěpen.