Las glicosidas hidrolasas (también llamadas glicosidasas o glicosil hidrolasas ) catalizan la hidrólisis de enlaces glicosídicos en azúcares complejos . [1] [2] Son enzimas extremadamente comunes con funciones en la naturaleza que incluyen la degradación de biomasa como celulosa ( celulasa ), hemicelulosa y almidón ( amilasa ), en estrategias de defensa antibacterianas (p. Ej., Lisozima ), en mecanismos de patogénesis ( por ejemplo, viralneuraminidasas ) y en la función celular normal (p. ej., recortar manosidasas implicadas en la biosíntesis de glicoproteínas ligadas a N ). Junto con las glicosiltransferasas , las glicosidasas forman la principal maquinaria catalítica para la síntesis y ruptura de enlaces glicosídicos.
Las glucósido hidrolasas se encuentran esencialmente en todos los dominios de la vida. En los procariotas , se encuentran tanto como enzimas intracelulares como extracelulares que participan en gran medida en la adquisición de nutrientes. Una de las apariciones importantes de glucósido hidrolasas en bacterias es la enzima beta-galactosidasa (LacZ), que participa en la regulación de la expresión del operón lac en E. coli . En organismos superiores, las glucósido hidrolasas se encuentran dentro del retículo endoplásmico y el aparato de Golgi, donde participan en el procesamiento de glucoproteínas ligadas a N , y en el lisosoma .como enzimas involucradas en la degradación de estructuras de carbohidratos. La deficiencia de hidrolasas de glucósido lisosomal específicas puede conducir a una variedad de trastornos de almacenamiento lisosómico que resultan en problemas de desarrollo o la muerte. Las glucósido hidrolasas se encuentran en el tracto intestinal y en la saliva donde degradan los carbohidratos complejos como lactosa , almidón , sacarosa y trehalosa . En el intestino se encuentran como enzimas ancladas a glicosilfosfatidilo en las células endoteliales . La enzima lactasaes necesaria para la degradación del azúcar de la leche, lactosa y está presente en niveles elevados en los lactantes, pero en la mayoría de las poblaciones disminuirá después del destete o durante la infancia, lo que podría provocar intolerancia a la lactosa en la edad adulta. [3] [4] La enzima O-GlcNAcase participa en la eliminación de los grupos N-acetilglucosamina de los residuos de serina y treonina en el citoplasma y el núcleo de la célula. Las glucósido hidrolasas participan en la biosíntesis y degradación del glucógeno en el organismo.
Las glucósido hidrolasas se clasifican en EC 3.2.1 como enzimas que catalizan la hidrólisis de O- o S-glucósidos. Las glucósido hidrolasas también pueden clasificarse de acuerdo con el resultado estereoquímico de la reacción de hidrólisis: por lo tanto, pueden clasificarse como enzimas de retención o de inversión . [5] Las glucósido hidrolasas también se pueden clasificar como de acción exo o endo, dependiendo de si actúan en el extremo (generalmente no reductor) o en el medio, respectivamente, de una cadena de oligo / polisacárido. Las glucósido hidrolasas también pueden clasificarse mediante métodos basados en secuencia o estructura. [6]
Las clasificaciones basadas en secuencias son uno de los métodos predictivos más poderosos para sugerir la función de las enzimas recién secuenciadas para las que la función no se ha demostrado bioquímicamente. Un sistema de clasificación de glicosil hidrolasas, basado en la similitud de secuencia, ha llevado a la definición de más de 100 familias diferentes. [7] [8] [9] Esta clasificación está disponible en el sitio web CAZy (CArbohydrate-Active EnZymes). [6] [10] La base de datos proporciona una serie de clasificaciones basadas en secuencias que se actualizan periódicamente y que permiten una predicción confiable del mecanismo (retención / inversión), residuos del sitio activo y posibles sustratos. La base de datos en línea está respaldada por CAZypedia, una enciclopedia en línea de enzimas activas de carbohidratos. [11]Sobre la base de similitudes estructurales tridimensionales, las familias basadas en secuencias se han clasificado en 'clanes' de estructura relacionada. Los avances recientes en el análisis de la secuencia de glucosidasa y la comparación de estructuras en 3D han permitido la propuesta de una clasificación jerárquica ampliada de las glucósido hidrolasas. [12] [13]
Las enzimas inversoras utilizan dos residuos enzimáticos, típicamente residuos de carboxilato, que actúan como ácido y base respectivamente, como se muestra a continuación para una β-glucosidasa :