Trehalase

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Einführungen

Trehalase ist ein Enzym, das die Hydrolyse von Algenzuckern katalysiert und eine wichtige Rolle in der Industrie und Medizin spielt. Trehalase ist eine Art von Glucosidase, die spezifisch auf Algenzucker wirkt und diese in 2 Moleküle Glukose hydrolysiert. Es kommt weit verbreitet in Bakterien, Mykobakterien, Pflanzen und Tieren vor. Bei Menschen kann seine Aktivität in der Plasmaproteinfraktion α2-Globulin sowie in Niere, Darm, Leber, Galle und Urin nachgewiesen werden und ist besonders aktiv in der Niere.

Abbildung 1. Struktur von Trehalase.

Physikochemische Eigenschaften

• Trehalase ist ein extrazelluläres Enzym, das sich an der Bürstensaum-Membran von Epithelzellen der Säugetierniere und des Dünndarms befindet und zur Klasse der hydrolytischen Enzyme gehört, die die Hydrolyse eines Moleküls von Alglucan katalysieren können, um zwei Moleküle Glukose zu produzieren, wobei die Substratspezifität hoch ist.
• Der isoelektrische Punkt von Trehalase liegt bei 4,37 und hat bei pH 7,4 in normalen Körperflüssigkeiten eine große negative Ladung.
• Das Enzym wurde aus Säugetier-Nieren gereinigt und zeigte ein Molekulargewicht von 75 kDa durch SDS-PAGE-Elektrophorese.
• Trehalase cDNA wurde aus Geweben von Kaninchen, Menschen und Mäusen isoliert. Die vollständige Sequenz der menschlichen Trehalase cDNA zeigte, dass das Enzym aus 583 Aminosäure-Resten besteht, ein typisches excisierbares Signalpeptid mit 19 Aminosäure-Resten am N-terminalen Ende enthält und fünf potenzielle Glykosylierungsstellen sowie eine hydrophobe Region am C-terminalen Ende aufweist.

Biologische Eigenschaften

Glukose, die im Darm durch die Hydrolyse von Alglucan durch Trehalase erzeugt wird, kann aufgenommen und als Energiequelle genutzt werden, und Durchfall wurde bei Patienten mit Trehalase-Mangel nach dem Verzehr von Pilzen, die hohe Mengen an Alglucan enthalten, berichtet, während die Funktion der renal Trehalase derzeit unbekannt ist. Eine erhöhte urinale Trehalase-Aktivität wurde mit proximalen Tubulus-Schäden und bestimmten Arten von Nierenerkrankungen in Verbindung gebracht.

Anwendungsperspektiven

Jüngste Studien haben ergeben, dass Schäden an den renal tubulären Interstitien der Hauptfaktor für die renale Dekompensation sind, und Schäden am proximalen Tubulus sind zu Recht eine wichtige Ursache für die Verschlechterung der Nierenfunktion. Die frühzeitige Erkennung von Tubulus-Schäden ist der Schlüssel zur Diagnose und Behandlung in Manganbetten, und urinale Trehalase hat einen frühen, spezifischen und sensitiven diagnostischen Wert bei proximalen Tubulus-Schäden, der in inländischen Laboren noch nicht getestet wurde und große klinische Anwendungsperspektiven hat. Die derzeitige Priorität besteht darin, rekombinantes menschliches Trehalase-Protein durch Molekularbiologie herzustellen und zu reinigen, dann monoklonale Antikörper gegen Trehalase herzustellen und anschließend einen schnellen und effizienten ELISA-Test zu etablieren, damit die Bestimmung von Trehalase in klinischen Tests weit verbreitet eingesetzt werden kann und besser für die klinische Diagnose dient.

Klinische Anwendungen

• Akute und chronische glomeruläre Erkrankungen

Die urinale Trehalase-Aktivität war bei Patienten mit chronischer Glomerulonephritis, nephrotischem Syndrom und chronischem Nierenversagen erhöht. Die urinale Trehalase-Protein-Konzentration, die durch ELISA gemessen wurde, war 6,2-200 Mal höher als die der Kontrollgruppe.

• Renale tubuläre-interstitielle Erkrankung

Bei renalem tubulärer Azidose, infektiöser oder medikamenteninduzierter interstitieller Nephritis, Nierentransplantatabstoßung und anderen Erkrankungen, die die Nierentubuli, insbesondere die proximalen Tubuli, schädigen, kann die Messung der urinalen Trehalase als sensitiver und spezifischer Indikator zur Unterstützung der Diagnose, Beobachtung der Erkrankung und Schätzung der Prognose verwendet werden.

• Genetische Störungen

Das Lowe-Syndrom ist eine x-chromosomal rezessive Störung, bei der die urinalen Trehalase-Proteinspiegel bei Patienten mit Lowe-Syndrom 200 Mal höher sind als bei Kontrollen. Die infantile polyzystische Nierenerkrankung ist eine autosomal-rezessive Störung, und der Trehalase-Spiegel in der Fruchtwasser von Föten mit dieser Erkrankung ist signifikant erhöht, und die Messung dieses Enzyms kann bei der frühen Diagnose und Eugenik helfen.