galaktosidase Beta , juga disebut β-galaktosidase atau β-D-galactohydrolase adalah enzim milik keluarga dari hidrolase mampu menghidrolisis glikosil galactosyl residu berbagai jenis molekul: polimer, oligosakarida dan metabolit sekunder, antara lain.
Sebelumnya dikenal sebagai “laktase”, distribusinya, serta -galaktosidasi oligo- dan polisakarida yang berfungsi sebagai substrat, sangat luas. Ini ditemukan pada bakteri, jamur, dan ragi; pada tanaman itu umum di almond, persik, aprikot dan apel, dan pada hewan itu hadir di organ seperti perut dan usus.
Representasi grafis dari struktur enzim B-galaktosidase (Sumber: Jawahar Swaminathan dan staf MSD di European Bioinformatics Institute [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)
Enzim yang paling banyak dipelajari adalah operon Lac dari E. coli , yang dikodekan oleh gen lacZ , yang studinya menjadi kunci untuk memahami fungsi operon genetik dan banyak aspek pengaturannya.
Saat ini ia termasuk dalam kelompok enzim yang paling banyak dipelajari dan fungsinya yang paling terkenal adalah hidrolisis ikatan glikosidik laktosa. Ini memenuhi fungsi metabolisme penting dalam organisme yang mengekspresikannya dan juga digunakan untuk tujuan industri yang berbeda.
Kegunaan industri termasuk penghilangan laktosa dari produk susu untuk orang yang tidak toleran laktosa dan produksi berbagai senyawa galaktosidat. Mereka juga digunakan untuk meningkatkan rasa manis, rasa dan pencernaan banyak produk susu.
Indeks artikel
Karakteristik
Selain substrat galaktosidasi seperti laktosa, sebagian besar -galaktosidase yang diketahui membutuhkan ion logam divalen seperti magnesium dan natrium. Ini telah diverifikasi dengan ditemukannya situs pengikatan logam-logam ini dalam strukturnya.
-galaktosidase yang ada di alam memiliki kisaran pH yang luas di mana mereka dapat bekerja. Enzim jamur bekerja di lingkungan asam (2,5-5,4), sedangkan ragi dan enzim bakteri bekerja antara 6 dan 7 unit pH.
Bakteri -galaktosidase
Bakteri memiliki enzim galakto-hidrolitik yang besar dibandingkan dengan galaktosidase lain yang dianalisis. Dalam organisme ini, enzim yang sama mengkatalisis tiga jenis reaksi enzimatik:
– Menghidrolisis laktosa menjadi monosakarida konstitutifnya: galaktosa dan glukosa.
– Ini mengkatalisis transgalaktosilasi laktosa menjadi alolaktosa, gula disakarida yang berpartisipasi dalam regulasi positif ekspresi gen milik operon Lac , eç.
– Menghidrolisis alolaktosa dengan cara yang sama seperti halnya dengan laktosa.
-galaktosidase jamur
Jamur memiliki enzim -galaktosidase yang lebih rentan terhadap penghambatan oleh galaktosa daripada enzim milik organisme lain. Namun, mereka termostabil dan bekerja dalam rentang pH asam.
Metabolisme laktosa yang dimediasi oleh enzim-enzim ini pada jamur dibagi menjadi ekstraseluler dan sitosol, karena organisme ini dapat menggunakan -galaktosidase untuk menghidrolisis laktosa secara ekstraseluler dan memasukkan produk ke dalam sel atau mereka dapat mengambil disakarida secara langsung dan memprosesnya secara internal.
Struktur
Enzim -galaktosidase bakteri adalah enzim tetramerik (dari empat subunit identik, AD) dan masing-masing monomernya memiliki lebih dari 1.000 residu asam amino, yang berarti berat molekul lebih dari 100 kDa untuk masing-masing dan lebih dari 400 kDa untuk protein kompleks.
Sebaliknya, pada tumbuhan, ukuran enzim jauh lebih kecil dan umumnya dapat ditemukan sebagai dimer dari subunit yang identik.
Domain masing-masing monomer dibedakan dengan angka 1 sampai 5. Domain 3 memiliki struktur laras / “TIM” dan memiliki situs aktif di ujung terminal-C laras.
Diduga bahwa situs aktif kompleks enzim dibagi antara monomer, sehingga enzim ini aktif secara biologis hanya jika dikomplekskan sebagai tetramer.
Situs aktifnya memiliki kemampuan untuk mengikat D-glukosa dan D-galaktosa, dua monosakarida yang membentuk laktosa. Ini sangat spesifik untuk D-galaktosa, tetapi tidak begitu spesifik untuk glukosa, sehingga enzim dapat bekerja pada galaktosida lain.
Fitur
Pada hewan
Di usus manusia, fungsi utama enzim ini berkaitan dengan penyerapan laktosa yang dicerna dengan makanan, karena terletak di sisi luminal membran plasma sel berbentuk sikat usus.
Lebih lanjut, isoform lisosom dari enzim ini telah terbukti berpartisipasi dalam degradasi banyak glikolipid, mukopolisakarida, dan glikoprotein galaktosida, melayani berbagai tujuan dalam jalur seluler yang berbeda.
Pada tumbuhan
Tanaman memiliki enzim -galaktosidase dalam daun dan biji. Ini memenuhi fungsi penting dalam katabolisme galaktolipid, yang merupakan karakteristik alga dan tumbuhan pada umumnya.
Dalam organisme ini, -galaktosidase berpartisipasi dalam proses pertumbuhan tanaman, pematangan buah dan, pada tanaman tingkat tinggi, ini adalah satu-satunya enzim yang diketahui mampu menghidrolisis residu galaktosil dari polisakarida galacosidated dari dinding sel.
Dalam industri dan penelitian
Dalam industri makanan yang terkait dengan produk susu, enzim -galaktosidase digunakan untuk mengkatalisis hidrolisis laktosa yang ada dalam produk susu, yang bertanggung jawab atas banyak cacat yang terkait dengan penyimpanan produk ini.
Hidrolisis gula ini berusaha untuk menghindari sedimentasi partikel, kristalisasi makanan penutup susu beku dan kehadiran tekstur “berpasir” di sebagian besar turunan susu komersial.
-galaktosidase yang digunakan dalam industri umumnya diperoleh dari jamur Aspergillus sp., meskipun enzim yang dihasilkan oleh ragi Kluyveromyces lactis juga banyak digunakan.
Aktivitas -galaktosidase, yang diterjemahkan dalam istilah ilmiah sebagai ” fermentasi laktosa”, secara rutin diuji untuk identifikasi Enterobacteriaceae gram negatif yang ada dalam berbagai jenis sampel.
Selain itu, dalam istilah medis, digunakan untuk produksi produk susu bebas laktosa dan untuk formulasi tablet yang digunakan orang yang tidak toleran laktosa untuk mencerna susu dan turunannya (yogurt, keju, es krim, mentega, krim, dll. ) .
Ini digunakan sebagai “biosensor” atau “biomarker” untuk berbagai tujuan, dari immunoassay dan analisis toksikologi hingga analisis ekspresi gen dan diagnosis patologi berkat imobilisasi kimiawi enzim ini pada dukungan khusus.
Referensi
- Henrissat, B., & Daviest, G. (1997). Klasifikasi struktural dan berdasarkan urutan hidrolase glikosida. Biologi Saat Ini , 7 , 637-644.
- Huber, R. (2001). Beta (B) -Galaktosidase. Pers Akademik , 212–214.
- Husain, Q. (2010). Galaktosidase dan aplikasi potensialnya: ulasan. Ulasan Kritis dalam Bioteknologi , 30 , 41-62.
- Juers, DH, Matthews, BW, & Huber, RE (2012). LacZ B-galactosidase: Struktur dan fungsi enzim yang penting secara historis dan biologis molekuler. Ilmu Protein , 21 , 1792-1807.
- Lee, BY, Han, JA, Im, JS, Morrone, A., Johung, K., Goodwin, C.,… Hwang, ES (2006). -galaktosidase terkait penuaan adalah -galaktosidase lisosom. Sel Penuaan , 5 , 187–195.
- Matthews, BW (2005). Struktur E. coli -galaktosidase. CR Biologi , 328 , 549-556.
- McCarter, JD, & Withers, SG (1994). Mekanisme hidrolisis glikosida enzimatik. Opini Saat Ini dalam Biologi Struktural , 4 , 885–892.
- Richmond, M., Gray, J., & Stine, C. (1981). Beta-Galaktosidase: Tinjauan Penelitian Terbaru Terkait Kegunaan Teknologi, Masalah Gizi, dan Imobilisasi. J Dairy Sci , 64 , 1759–1771.
- Wallenfels, K., & Weil, R. (1972). B-galaktosidase.
