Липаза

Класс ферментов, расщепляющих жиры путем гидролиза

Компьютерное изображение типа панкреатической липазы (PLRP2) морской свинки. PDB : 1GPL ​.

В биохимии липаза ( / ˈ l aɪ p eɪ s , ˈ l aɪ p eɪ z / LY -payss, LY -payz ) относится к классу ферментов , которые катализируют гидролиз жиров . Некоторые липазы демонстрируют широкий спектр субстратов, включая эфиры холестерина , фосфолипидов и жирорастворимых витаминов [ 1 ^{] [2]} и сфингомиелиназы ; ^[3] однако их обычно рассматривают отдельно от «обычных» липаз. В отличие от эстераз , которые функционируют в воде, липазы «активируются только при адсорбции на границе раздела масло–вода». ^[4] Липазы играют важную роль в пищеварении , транспорте и переработке пищевых липидов в большинстве, если не во всех, организмах .

Структура и каталитический механизм

Классически липазы катализируют гидролиз триглицеридов: $${\displaystyle {\begin{aligned}{\text{triglyceride}}+{\ce {H2O}}&\longrightarrow {\text{fatty acid}}+{\text{diacylglycerol}}\\[4pt]{\text{diacylglycerol}}+{\ce {H2O}}&\longrightarrow {\text{fatty acid}}+{\text{monacylglycerol}}\\[4pt]{\text{monacylglycerol}}+{\ce {H2O}}&\longrightarrow {\text{fatty acid}}+{\text{glycerol}}\end{aligned}}}$$

Липазы являются сериновыми гидролазами , то есть они функционируют путем переэтерификации, генерируя ацилсериновый промежуточный продукт. Большинство липаз действуют в определенной позиции на глицериновой основе липидного субстрата ( A1, A2 или A3). Например, человеческая панкреатическая липаза (HPL) ^[5] преобразует триглицеридные субстраты, обнаруженные в потребляемых маслах, в моноглицериды и две жирные кислоты .

Разнообразный набор генетически различных ферментов липаз обнаружен в природе, и они представляют собой несколько типов белковых складок и каталитических механизмов. Однако большинство из них построены на основе альфа/бета-гидролазной складчатости ^{[6] [7] [8] [9]} и используют механизм гидролиза, подобный химотрипсину, с использованием каталитической триады , состоящей из серинового нуклеофила , гистидинового основания и кислотного остатка, обычно аспарагиновой кислоты . ^{[10] [11]}

Физиологическое распределение

Липазы участвуют в разнообразных биологических процессах, которые варьируются от обычного метаболизма пищевых триглицеридов до клеточной сигнализации ^[12] и воспаления . ^[13] Таким образом, некоторые виды активности липаз ограничены определенными отсеками внутри клеток, в то время как другие работают во внеклеточном пространстве.

• В примере с лизосомальной липазой фермент заключен в органелле, называемой лизосомой .
• Другие ферменты липазы, такие как панкреатические липазы , секретируются во внеклеточное пространство, где они служат для переработки пищевых липидов в более простые формы, которые легче усваиваются и транспортируются по всему организму.
• Грибы и бактерии могут секретировать липазы для облегчения усвоения питательных веществ из внешней среды (или, в случае патогенных микробов, для содействия вторжению в нового хозяина).
• Некоторые яды ос и пчел содержат фосфолипазы , которые усиливают последствия травмы и воспаления, вызванные укусом.
• Поскольку биологические мембраны являются неотъемлемой частью живых клеток и в основном состоят из фосфолипидов , липазы играют важную роль в биологии клетки .
• Malassezia globosa , грибок, который считается причиной перхоти у человека , использует липазу для расщепления кожного сала на олеиновую кислоту и увеличения производства клеток кожи, вызывая перхоть. ^[14]

Гены, кодирующие липазы, присутствуют даже в некоторых вирусах . ^{[15] [16]}

Некоторые липазы экспрессируются и секретируются патогенными организмами во время инфекции . В частности, Candida albicans имеет много липаз, что, возможно, отражает широкую липолитическую активность, которая может способствовать стойкости и вирулентности C. albicans в тканях человека. ^[17]

Липазы человека

Другие липазы включают LIPH , LIPI , LIPJ , LIPK , LIPM , LIPN , MGLL , DAGLA , DAGLB и CEL .

Использует

В коммерческой сфере липазы широко используются в моющих средствах для стирки. Для этой цели производятся несколько тысяч тонн в год. ^[4]

Липазы являются катализаторами гидролиза сложных эфиров и полезны вне клетки, что свидетельствует об их широком спектре субстратов и прочности. Активность липаз в гидролизе сложных эфиров была хорошо изучена для преобразования триглицеридов в биотопливо или его предшественников. ^{[24] [25] [26] [27]}

Липазы являются хиральными, что означает, что их можно использовать для энантиоселективного гидролиза прохиральных диэфиров. ^[28] Было описано несколько процедур для применения в синтезе тонких химикатов. ^{[29] [30] [31]}

Липазы, как правило, имеют животное происхождение, но могут быть получены и микробиологическим путем. ^{[ необходима цитата ]}

Биомедицина

Анализы крови на липазу могут быть использованы для исследования и диагностики острого панкреатита и других заболеваний поджелудочной железы. ^[32] Измеренные значения сывороточной липазы могут варьироваться в зависимости от метода анализа. ^{[ необходима цитата ]}

Липаза помогает расщеплять жиры у тех, кто проходит заместительную терапию ферментами поджелудочной железы (ЗПТПЖ). Она является компонентом препарата Соллпура (Липротамаза) . ^{[33] [34]}

Смотрите также

• Альфа-токсин
• Патология
• Дефицит лизосомальной кислой липазы
• Периферические мембранные белки
• Фосфолипаза А
• Фосфолипаза С
• Триглицеридлипаза
• Фосфолипаза А2
• Фосфолипаза наружной мембраны А1
• Пататин-подобная фосфолипаза

Ссылки

1. Lombardo, Dominique (2001). "Желчная соль-зависимая липаза: ее патофизиологические последствия". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1533 (1): 1–28. doi :10.1016/S1388-1981(01)00130-5. PMID  11514232.
2. Diaz, BL; JP Arm. (2003). "Фосфолипаза A(2)". Простагландины Лейкоэссенциальные жирные кислоты . 69 (2–3): 87–97. doi :10.1016/S0952-3278(03)00069-3. PMID  12895591.
3. Goñi F, Alonso A (2002). «Сфингомиелиназы: энзимология и мембранная активность». FEBS Lett . 531 (1): 38–46. Bibcode : 2002FEBSL.531...38G. doi : 10.1016/S0014-5793(02)03482-8. PMID  12401200.
4. Шарма, Рохит; Чисти, Юсуф; Банерджи, Уттам Чанд (2001). «Производство, очистка, характеристика и применение липаз». Biotechnology Advances . 19 (8): 627–662. CiteSeerX 10.1.1.319.7729 . doi :10.1016/S0734-9750(01)00086-6. PMID  14550014. S2CID  18615547. 
5. Winkler FK; D'Arcy A; W Hunziker (1990). "Структура человеческой панкреатической липазы". Nature . 343 (6260): 771–774. Bibcode :1990Natur.343..771W. doi :10.1038/343771a0. PMID  2106079. S2CID  37423900.
6. Winkler FK; D'Arcy A; W Hunziker (1990). "Структура липазы поджелудочной железы человека". Nature . 343 (6260): 771–774. Bibcode :1990Natur.343..771W. doi :10.1038/343771a0. PMID  2106079. S2CID  37423900.
7. Schrag J, Cygler M (1997). "Липазы и гидролазная складка". Липазы, часть A: Биотехнология . Методы в энзимологии. Том 284. стр. 85–107. doi :10.1016/S0076-6879(97)84006-2. ISBN 978-0-12-182185-2. PMID  9379946.
8. Эгмонд, MR; CJ van Bemmel (1997). «Влияние структурной информации на понимание липолитической функции». Липазы, часть A: Биотехнология . Методы в энзимологии. Том 284. стр. 119–129. doi :10.1016/S0076-6879(97)84008-6. ISBN 978-0-12-182185-2. PMID  9379930.
9. Withers-Martinez C; Carriere F; Verger R; Bourgeois D; C Cambillau (1996). "Панкреатическая липаза с активностью фосфолипазы A1: кристаллическая структура химерного панкреатического липазы-родственного белка 2 из морской свинки". Структура . 4 (11): 1363–74. doi : 10.1016/S0969-2126(96)00143-8 . PMID  8939760.
10. Брэди, Л.; AM Brzozowski; ZS Derewenda; E. Dodson; G. Dodson; S. Tolley; JP Turkenburg; L. Christiansen; B. Huge-Jensen; L. Norskov; et al. (1990). «Триада сериновой протеазы образует каталитический центр триацилглицероллипазы». Nature . 343 (6260): 767–70. Bibcode :1990Natur.343..767B. doi :10.1038/343767a0. PMID  2304552. S2CID  4308111.
11. Lowe ME (1992). «Остатки каталитического сайта и межфазное связывание человеческой панкреатической липазы». J Biol Chem . 267 (24): 17069–73. doi : 10.1016/S0021-9258(18)41893-5 . PMID  1512245.
12. Спигель С.; Фостер Д.; Колесник Р. (1996). «Передача сигнала через вторичные липидные мессенджеры». Current Opinion in Cell Biology . 8 (2): 159–67. doi : 10.1016/S0955-0674(96)80061-5 . PMID  8791422.
13. Tjoelker LW; Eberhardt C; Unger J; Trong HL; Zimmerman GA; McIntyre TM; Stafforini DM; Prescott SM; PW Gray (1995). "Ацетилгидролаза плазменного фактора активации тромбоцитов — это секретируемая фосфолипаза A2 с каталитической триадой". J Biol Chem . 270 (43): 25481–7. doi : 10.1074/jbc.270.43.25481 . PMID  7592717.
14. Генетический код перхоти раскрыт – BBC News
15. Афонсо С, Тулман Э, Лу З, Ома Э, Кутиш Г, Рок Д (1999). «Геном энтомологов Melanoplus sanguinipes». J Virol . 73 (1): 533–52. doi :10.1128/JVI.73.1.533-552.1999. PMC 103860. PMID  9847359 . 
16. Girod A, Wobus C, Zádori Z, Ried M, Leike K, Tijssen P, Kleinschmidt J, Hallek M (2002). «Капсидный белок VP1 аденоассоциированного вируса типа 2 несет домен фосфолипазы A2, необходимый для инфекционности вируса». J Gen Virol . 83 (Pt 5): 973–8. doi : 10.1099/0022-1317-83-5-973 . PMID  11961250.
17. Hube B, Stehr F, Bossenz M, Mazur A, Kretschmar M, Schafer W (2000). «Секретные липазы Candida albicans: клонирование, характеристика и анализ экспрессии нового семейства генов, содержащего не менее десяти членов». Arch. Microbiol . 174 (5): 362–374. Bibcode : 2000ArMic.174..362H. doi : 10.1007/s002030000218. PMID  11131027. S2CID  2231039.
18. Lowe ME (2002). «Триглицеридлипазы поджелудочной железы». J Lipid Res . 43 (12): 2007–16. doi : 10.1194/jlr.R200012-JLR200 . PMID  12454260.
19. Омим – Болезнь Вольмана
20. Семейный дефицит липопротеинлипазы – Genetics Home Reference
21. Gilbert B, Rouis M, Griglio S, de Lumley L, Laplaud P (2001). «Дефицит липопротеинлипазы (LPL): новый пациент-гомозигота по преобладающей мутации Gly188Glu в гене LPL человека и обзор зарегистрированных мутаций: 75 % сгруппированы в экзонах 5 и 6». Ann Genet . 44 (1): 25–32. doi :10.1016/S0003-3995(01)01037-1. PMID  11334614.
22. Crenon I, Foglizzo E, Kerfelec B, Verine A, Pignol D, Hermoso J, Bonicel J, Chapus C (1998). «Pancreatic lipase-related protein type I: a specialized lipase or an inactive fertilization» (Протеиновая инженерия ) . 11 (2): 135–42. doi : 10.1093/protein/11.2.135 . PMID  9605548.
23. De Caro J, Carriere F, Barboni P, Giller T, Verger R, De Caro A (1998). «Pancreatic lipase-related protein 1 (PLRP1) is present in the pancreatic juice of several species». Biochim Biophys Acta . 1387 (1–2): 331–41. doi :10.1016/S0167-4838(98)00143-5. PMID  9748646.
24. Гупта Р., Гупта Н., Рати П. (2004). «Бактериальные липазы: обзор производства, очистки и биохимических свойств». Appl Microbiol Biotechnol . 64 (6): 763–81. doi :10.1007/s00253-004-1568-8. PMID  14966663. S2CID  206934353.
25. Ban K, Kaieda M, Matsumoto T, Kondo A, Fukuda H (2001). «Цельноклеточный биокатализатор для производства биодизельного топлива с использованием клеток Rhizopus oryzae, иммобилизованных в частицах биомассы». Biochem Eng J. 8 ( 1): 39–43. Bibcode : 2001BioEJ...8...39B. doi : 10.1016/S1369-703X(00)00133-9. PMID  11356369.
26. Хардинг, К. Г.; Деннис, Дж. С.; фон Блоттниц, Х.; Харрисон, СТЛ (2008). «Сравнение жизненного цикла неорганического и биологического катализа для производства биодизеля». Журнал чистого производства . 16 (13): 1368–78. Bibcode : 2008JCPro..16.1368H. doi : 10.1016/j.jclepro.2007.07.003.
27. Guo Z, Xu X (2005). «Новая возможность ферментативной модификации жиров и масел с промышленным потенциалом». Org Biomol Chem . 3 (14): 2615–9. doi :10.1039/b506763d. PMID  15999195.
28. Theil, Fritz (1995). «Синтез биологически активных соединений, поддерживаемый липазой». Chemical Reviews . 95 (6): 2203–2227. doi :10.1021/cr00038a017.
29. P. Kalaritis, RW Regenye (1990). "Энантиомерно чистый этил (R)- и (S)-2-фторгексаноат с помощью ферментативно-катализируемого кинетического разделения". Org. Synth . 69 : 10. doi :10.15227/orgsyn.069.0010.
30. Лео А. Пакетт, Мартин Дж. Эрл, Грэм Ф. Смит (1996). "(4R)-(+)-трет-Бутилдиметилсилокси-2-циклопентен-1-он". Org. Synth . 73 : 36. doi :10.15227/orgsyn.073.0036.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
31. "(4R)-(+)-трет-БУТИЛДИМЕТИЛСИЛОКСИ-2-ЦИКЛОПЕНТЕН-1-ОН". Органические синтезы . 73 : 36. 1996. doi :10.15227/orgsyn.073.0036.
32. "Lipase – TheTest". Лабораторные тесты онлайн . Получено 12 мая 2014 г.
33. "Anthera Pharmaceuticals – Sollpura". Anthera Pharmaceuticals – Sollpura. Np, nd Web. 21 июля 2015 г. <http://www.anthera.com/pipeline/science/sollpura.html Архивировано 18 июля 2015 г. на Wayback Machine >.
34. Бустанджи, Ясир; Аль-Масри, Ихаб М; Мохаммед, Мохаммед; Худаиб, Мохаммед; Таваха, Халед; Тарази, Хамада; Алхатиб, Хатим С (2010). «Активность ингибирования панкреатической липазы трилактоновыми терпенами гинкго двулопастного». Журнал ингибирования ферментов и медицинской химии . 26 (4): 453–9. дои : 10.3109/14756366.2010.525509 . PMID  21028941. S2CID  23597738.

25. Гульзар, Биодеградация углеводородов с использованием различных видов бактерий и грибков. Опубликовано на международной конференции по биотехнологии и нейронаукам. CUSAT (Кочинский университет науки и технологий), 2003

Внешние ссылки

• Липаза в рубриках медицинских предметов Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)