Invertase

Sucrase ist eines der Glycosidasen. Invertase (Fructofuranosid Fructohydrolase) (Fructofuranosid Fructohydrolase) katalysiert spezifisch die Hydrolyse von β-D-Fructofuranosid-Bindungen in nicht-reduzierenden Zuckern. Sex. Sie kann nicht nur die Hydrolyse von Saccharose katalysieren, um Glukose und Fruktose zu produzieren, sondern auch die Hydrolyse von Raffinose, um dichte Disaccharide und Fruktose zu erzeugen.

Abbildung 1. Proteinstruktur der Invertase.

Einführungen

Eines der Glycosidasen. Ein Enzym, das die Hydrolyse von Saccharose in Fruktose und Glukose katalysiert. Es kommt weit verbreitet in Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen vor und wird hauptsächlich aus Hefe gewonnen. Seit Bertholet 1860 Invertase aus Saccharomyces Cerevisiae entdeckte, wurde es umfassend untersucht. Invertase (katalysiert spezifisch die Hydrolyse von α-Fructofuran-Glycosid-Bindungen in nicht-reduzierenden Zuckern, ist relativ spezifisch. Es kann nicht nur die Hydrolyse von Saccharose katalysieren, um Glukose und Fruktose zu produzieren, sondern auch die Hydrolyse von Raffinose, um dichte Disaccharide und Fruktose zu erzeugen. Das Enzym existiert in zwei Formen an der Außenseite und Innenseite der Hefezellmembran. Es wird als externe Hefeinvertase in der äußeren Zellwand der Zellmembran bezeichnet, und seine Aktivität macht den größten Teil der Aktivität der Sucrase aus, die 50% ~ 70 (Massenanteil) des Glycoproteins des Zuckers enthält; was als interne Hefeinvertase im Cytoplasma innerhalb der Zellmembran bezeichnet wird, enthält eine kleine Menge Zucker. Der Proteinanteil der beiden Enzyme hat eine Doppeluntereinheit (Dimer)-Struktur. Die Aminosäurezusammensetzung der beiden Enzymformen ist unterschiedlich. Jede Untereinheit des äußeren Enzyms hat zwei zusätzliche Aminosäuren im Vergleich zum inneren Enzym - Serin und Methionin. Das äußere Enzym hat etwa 270KD (oder 220KD, abhängig von der Hefezufuhr) und das innere Enzym hat etwa 135KD. Obwohl die beiden Enzyme in der Zusammensetzung ziemlich unterschiedlich sind, sind die Substratspezifität und die kinetischen Eigenschaften immer noch sehr ähnlich, aber da der Gehalt an innerem Enzym sehr gering ist, ist es äußerst schwierig, es zu extrahieren.

Funktionen

Saccharose wird von Sucrase katalysiert. Hydrolysiert in zwei reduzierende Zucker, D-Glukose und D-Fruktose. Invertase spielt eine wichtige Rolle im Pflanzentransport und im Kohlenhydratstoffwechsel. Es spielt auch eine wichtige Rolle bei der osmotischen Regulation, stressresistentem Wachstum und Fortpflanzung sowie bei der Signalübertragung.

Klassifikation

Je nach subzellulärer Position der Sucrase in Pflanzen kann Sucrase in flüssige Zelltyp-Sucrase, zytoplasmatische Sucrase und Zellwand-Sucrase unterteilt werden. Die ersten beiden werden auch als intrazelluläre Invertase bezeichnet, und die Zellwand-Invertase wird auch als extrazelluläre Invertase bezeichnet. Verschiedene Invertasen benötigen unterschiedliche optimale pH-Werte für die Reaktion, sodass Invertase in saure Invertase und neutrale/alkalische Invertase unterteilt werden kann. Flüssige Zelltyp-Sucrase und Zellwandtyp-Sucrase haben die höchste katalytische Effizienz bei pH 4,5 bis 5,0, weshalb sie auch als saure Sucrase bezeichnet werden. Der optimale pH-Wert der zytoplasmatischen Sucrase zur Hydrolyse von Saccharose ist neutral oder leicht alkalisch, weshalb sie als neutrale/alkalische Sucrase bezeichnet wird. Je nach Löslichkeit kann Sucrase in lösliche Sucrase (einschließlich flüssiger Zell-Sucrase und zytoplasmatischer Sucrase) und unlösliche Sucrase (Zellwand-Sucrase) unterteilt werden.

Reinigung der Invertase

Die rohe Enzymlösung wurde durch O-Sepharose FF-Anionenaustausch-Column-Chromatographie gereinigt. Die rohe Enzymlösung mit hoher Sucrase-Aktivität, die durch die SDS-Extraktionsmethode extrahiert wurde, wurde mit 50% Ethanol nach Masse ausgefällt, gelöst und dialysiert und dann durch eine Q-Sepharose FF-Anionenaustausch-Säule geleitet (mit pH 7,0, 0,05 mol/L Tris-HCl-Puffer ist vollständig ausgeglichen). Es wurde mit einer NaCl-Lösung mit einem linearen Gradienten von 0 bis 1 mol/L und 60 Minuten (mit pH-Werten von 7,0 und 0,05 mol/L % s-HCl-Puffer) eluierte. Die Volumenflussrate beträgt 0,5 mL/min, und jede mL wird gesammelt. Messen Sie die Invertase-Aktivität und den Proteingehalt jeder Röhreneluat und kombinieren Sie mehrere Röhrenabflüsse mit hoher Invertase-Aktivität. Der Abfluss wird durch Dialyse entsalzt und im Vakuum getrocknet, um die gereinigte Hefeinvertase zu erhalten.

Gängige Glycosidasen

1. Alpha-Mannosidase. Die Mannosidase, die am N-Glykosylierungsprozess beteiligt ist, kann je nach Unterschied der Hydrolysebindung, die sie katalysiert, in α-Mannosidase und β-Mannosidase unterteilt werden. Es gibt mehr als 20 cDNAs, darunter 6 von Menschen. Alpha-Mannosidase ist hauptsächlich im endoplasmatischen Retikulum, Golgi-Apparat, Lysosom und anderen zytoplasmatischen Organellen vorhanden. Ihre Funktion besteht darin, verschiedene Mannose-Reste, die an den Enden der Oligosaccharidstruktur verbunden sind, zu spalten und hochmannosehaltige, komplexe, heterogene N-Oligosaccharide zu bilden.

Abbildung 2. Alpha-Mannosidase.

2. Arabinosidase. Die jetzt gereinigte Arabinosidase kann gemäß ihrer Aminosäuresequenz, basierend auf den Ähnlichkeiten und Unterschieden der Substratspezifität, in zwei Kategorien unterteilt werden: Arabinosidase A, die allgemein das Arabinose am Ende abbaut, und Arabinosidase B, die die Arabinosegruppe am Ende abbaut und auch die Arabinose-Seitenkette schneiden kann.

3.  β-Xylosidase. Beta-Xylosidase ist in der Natur weit verbreitet und wurde aus Mikroorganismen und höheren Pflanzen wie Bakterien, Actinomyceten und Pilzen (einschließlich Hefe) isoliert.

4.  Chitosanase. Chitotriosidase (CT) ist eine funktionelle Chitinase. Man dachte, dass Menschen keine Chitinbestandteile haben und nicht abbauen können, weshalb Chitinase lange Zeit als Ziel für Chemotherapeutika verwendet wurde, wie z.B. Antimykotika, Antimalariamittel und Insektizide.

5.  Thioglycosidase. Mikrobielle Glycosidasen stammen aus einer Vielzahl von Quellen, und einige Glycosidasen haben nicht nur hydrolytische Aktivität, sondern auch transgene Aktivität. Diese Eigenschaft macht sie zu einem wichtigen Werkzeug für die Kohlenhydratsynthese und wird für die großtechnische Synthese verschiedener O-Glycoside verwendet.

Referenz