sukrase , juga dikenal sebagai kompleks sukrase-isomaltase adalah membran yang kompleks dengan aktivitas enzimatik α-glikosilase milik kelompok integral hidrolase (glycosidases dan peptidases terdiri).
Ini hadir dalam mikrovili usus banyak hewan darat seperti mamalia, burung, dan reptil. Menurut sumber bibliografi yang berbeda, nama lain yang diterima untuk enzim ini adalah oligo-1,6-glukosidase, -metil glukosidase, isomaltase dan oligosakarida -1,6-glukosidase.
Representasi grafis dari mekanisme aksi sucrase (Sumber: NuFS, San Jose State University [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)
Ini adalah enzim dengan aktivitas yang mirip dengan invertase yang ditemukan pada tumbuhan dan mikroorganisme. Fungsi utamanya adalah untuk menghidrolisis ikatan glikosidik antara monosakarida (glukosa dan fruktosa) yang membentuk sukrosa yang dicerna dengan makanan.
Ini memiliki fungsi pencernaan yang sangat penting, karena sukrosa tidak dapat diangkut sebagai disakarida ke dalam sel usus dan, oleh karena itu, hidrolisisnya memungkinkan penyerapan usus dari monosakarida penyusunnya.
Sintesis dan aktivitas sukrase-isomaltase dalam sel usus hewan diatur pada banyak tingkatan: selama transkripsi dan translasi, selama glikosilasi dan juga selama pemrosesan pasca-translasi.
Ketika salah satu dari peristiwa ini gagal atau beberapa jenis mutasi terjadi pada gen yang mengkodekannya, kondisi patologis yang dikenal sebagai sindrom defisiensi sukrosa terjadi pada manusia, yang terkait dengan ketidakmampuan untuk memetabolisme disakarida.
Indeks artikel
Karakteristik
Disakarida yang berfungsi sebagai substrat sukrase pada mamalia biasanya merupakan produk dari aktivitas hidrolitik enzim saliva dan -amilase pankreas. Ini karena sukrase tidak hanya menghidrolisis ikatan glikosidik sukrosa, tetapi juga ikatan -1,4 maltosa dan maltotriosa dan oligosakarida lainnya.
Waktu paruhnya bervariasi antara 4 dan 16 jam, sehingga sel-sel usus menginvestasikan banyak energi dalam siklus sintesis dan degradasi sukrase untuk mempertahankan aktivitasnya pada tingkat yang relatif konstan.
Perpaduan
Seperti kebanyakan enzim hidrolase integral, sukrase (sucrase-isomaltase atau SI) adalah glikoprotein yang disintesis dalam sel brush border sebagai prekursor polipeptida yang dilambangkan pro-SI.
Molekul prekursor ini diangkut ke permukaan apikal sel dan di sana diproses secara enzimatik oleh protease pankreas yang membaginya menjadi dua subunit yang berbeda: subunit isomaltase dan subunit sukrase.
Subunit isomaltase sesuai dengan ujung terminal amino pro-SI dan memiliki segmen hidrofobik (jangkar hidrofobik) di ujung terminal-N. Hal ini memungkinkannya untuk berasosiasi dengan membran plasma dari sel brush border usus.
Gen yang mengkode kompleks ini pada manusia terletak di lengan panjang kromosom 3 dan mengingat homologi urutan yang besar antara kedua subunit (lebih dari 40%), telah disarankan bahwa enzim ini muncul dari peristiwa duplikasi genetik.
Kedua subunit, isomaltase dan sukrase, telah terbukti mampu menghidrolisis maltosa dan -glukopiranosida lainnya, membuat dimer ini menjadi protein penting dalam pencernaan karbohidrat.
Struktur
Bentuk awal enzim sukrase, polipeptida pro-SI, kira-kira 260 kDa dan 1827 asam amino. Namun, aktivitas proteolitik dari protease pankreas menghasilkan dua subunit 140 kDa dan 120 kDa, masing-masing mewakili isomaltase dan sukrase.
Enzim ini adalah glikoprotein dengan bagian sakarida N- dan O- glikosilasi dan studi urutannya mengungkapkan adanya lebih dari 19 situs glikosilasi. Porsi karbohidrat mewakili lebih dari 15% dari berat protein dan pada dasarnya terdiri dari asam sialat, galaktosamin, manosa dan N-asetilglukosamin.
Karena dua subunit kompleks sukrase-isomaltase tidak persis sama, banyak penulis menganggap bahwa enzim ini sebenarnya adalah heterodimer di mana setiap subunit terdiri dari rantai polipeptida glikosilasi linier yang berasosiasi melalui ikatan non-kovalen.
Subunit isomaltase memiliki segmen hidrofobik dari 20 residu asam amino yang terlibat dalam hubungannya dengan membran enterosit (sel usus) dan yang mewakili jangkar permanen dan sinyal peptida untuk menargetkan retikulum endoplasma.
Situs aktif dari kedua subunit, sukrase dan isomaltase, ditemukan di membran plasma enterosit, menonjol ke dalam lumen usus.
Fitur
Fungsi metabolisme utama enzim seperti sukrase-isomaltase terkait dengan produksi glukosa dan fruktosa dari sukrosa. Monosakarida yang diangkut ke dalam sel usus dan dimasukkan ke dalam jalur metabolisme yang berbeda untuk tujuan yang berbeda.
Mekanisme kerja Sucarase-Isomaltase pada mamalia (Sumber: Areid3 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)
Glukosa, yang memiliki pengangkut spesifik, dapat diarahkan secara intraseluler menuju glikolisis, misalnya, di mana oksidasinya mengarah pada produksi energi dalam bentuk ATP dan daya pereduksi dalam bentuk NADH.
Fruktosa, di sisi lain, juga dapat dimetabolisme oleh serangkaian reaksi yang dimulai dengan fosforilasi menjadi fruktosa 1-fosfat dan dikatalisis oleh fruktokinase hati. Ini memulai masuknya substrat ini dalam rute produksi energi lainnya.
Selanjutnya, seperti halnya enzim invertase pada tanaman, aktivitas sukrase-isomaltase memiliki implikasi penting dalam aspek seluler seperti tekanan osmotik, yang biasanya mengkondisikan peristiwa fisiologis seperti pertumbuhan, perkembangan, pengangkutan molekul, dan lain-lain.
Penyakit terkait pada manusia
Ada penyakit autosomal bawaan pada manusia yang dikenal sebagai defisiensi sucrase-isomaltase atau CSID ( congenital sucrase-isomaltase deficiency ), yang berhubungan dengan defek pada pencernaan oligo- dan disakarida yang aktif secara osmotik.
Penyakit ini berkaitan dengan beberapa faktor simultan, di antaranya pemrosesan yang salah dari bentuk enzim prekursor pro-SI, mutasi genetik, kesalahan selama transportasi, dll. telah diidentifikasi.
Kondisi ini sulit didiagnosis, dan sering dikacaukan dengan intoleransi laktosa. Untuk alasan ini, ini juga dikenal sebagai “intoleransi sukrosa.”
Hal ini ditandai dengan perkembangan kram perut, diare, muntah, sakit kepala disertai hipoglikemia, kurangnya pertumbuhan dan penambahan berat badan, kecemasan dan produksi gas yang berlebihan.
Referensi
- Brunner, J., Hauser, H., Braun, H., Wilson, K., Wecker, W., O’Neill, B., & Semenza, G. (1979). Cara Asosiasi Kompleks Enzim Sucrase-Isomaltase dengan Membran Sikat Usus. Jurnal Kimia Biologi , 254 (6), 1821–1828.
- Cowell, G., Tranum-Jensen, J., Sjöström, H., & Norén, O. (1986). Topologi dan struktur kuartener pro-sukrase/isomaltase dan bentuk akhir sukrase/isomaltase. Jurnal Biokimia , 237 , 455-461.
- Hauser, H., & Semenza, G. (1983). Sucrase-Isomaltase: Protein Intrinsik yang Diintai dari Membran Brush Border. Ulasan Kritis di Bioch , 14 (4), 319–345.
- Hunziker, W., Spiess, M., Semenza, G., & Lodish, HF (1986). Kompleks Sucrase-lsomaltase: Struktur Primer, Orientasi Membran, dan Evolusi Protein Perbatasan Sikat Intrinsik yang Diintai. Sel , 46 , 227-234.
- Naim, HY, Roth, J., Sterchi, EE, Lentze, M., Milla, P., Schmitz, J., & Hauril, H. (1988). Defisiensi Sucrase-Isomaltase pada Manusia. J.klin. Menginvestasikan. , 82 , 667-679.
- Rodriguez, IR, Taravel, FR, & Whelan, WJ (1984). Karakterisasi dan fungsi sucrase-isomaltase usus babi dan subunitnya yang terpisah. Eur.J. Biochem. , 143 , 575-582.
- Schiweck, H., Clarke, M., & Pollach, G. (2012). Gula. Dalam Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry (Vol. 34, p. 72). Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
- Treem, W. (1995). Defisiensi Sukrase-Isomaltase Bawaan. Jurnal Gastroenterologi dan Nutrisi Anak , 21 , 1–14.
