La lactasa es una enzima producida por muchos organismos. Se encuentra en el borde en cepillo del intestino delgado de los humanos y otros mamíferos. La lactasa es esencial para la digestión completa de la leche entera ; descompone la lactosa , un azúcar que le da dulzor a la leche. Al carecer de lactasa, una persona que consume productos lácteos puede experimentar los síntomas de intolerancia a la lactosa . [1] La lactasa se puede comprar como complemento alimenticio y se agrega a la leche para producir productos lácteos "sin lactosa".
Lactasa | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 3.2.1.108 | |||||||
No CAS. | 9031-11-2 | |||||||
Bases de datos | ||||||||
IntEnz | Vista IntEnz | |||||||
BRENDA | Entrada BRENDA | |||||||
FÁCIL | NiceZyme vista | |||||||
KEGG | Entrada KEGG | |||||||
MetaCyc | camino metabólico | |||||||
PRIAM | perfil | |||||||
Estructuras PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | |||||||
Ontología de genes | AmiGO / QuickGO | |||||||
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Glycosylceramidase (florizina hidrolasa) | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 3.2.1.62 | |||||||
No CAS. | 9033-10-7 | |||||||
Bases de datos | ||||||||
IntEnz | Vista IntEnz | |||||||
BRENDA | Entrada BRENDA | |||||||
FÁCIL | NiceZyme vista | |||||||
KEGG | Entrada KEGG | |||||||
MetaCyc | camino metabólico | |||||||
PRIAM | perfil | |||||||
Estructuras PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | |||||||
Ontología de genes | AmiGO / QuickGO | |||||||
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Lactasa | ||||||
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Identificadores | ||||||
Símbolo | LCT | |||||
Alt. simbolos | LACA; LPH; LPH1 | |||||
Gen NCBI | 3938 | |||||
HGNC | 6530 | |||||
OMIM | 603202 | |||||
RefSeq | NM_002299 | |||||
UniProt | P09848 | |||||
Otros datos | ||||||
Número CE | 3.2.1.108 | |||||
Lugar | Chr. 2 q21 | |||||
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La lactasa (también conocida como lactasa-florizina hidrolasa o LPH ), una parte de la familia de enzimas β-galactosidasa , es una glucósido hidrolasa involucrada en la hidrólisis del disacárido lactosa en monómeros constituyentes de galactosa y glucosa . La lactasa está presente predominantemente a lo largo de la membrana del borde en cepillo de los enterocitos diferenciados que recubren las vellosidades del intestino delgado . [2] En los seres humanos, la lactasa está codificada por el gen LCT . [3] [4]
Usos
Uso alimentario
La lactasa es una enzima que algunas personas no pueden producir en el intestino delgado. [5] Sin él, no pueden descomponer la lactosa natural en la leche, dejándolos con diarrea, gases e hinchazón cuando beben leche regular. La tecnología para producir leche, helado y yogur sin lactosa fue desarrollada por el Servicio de Investigación Agrícola del USDA en 1985. [6] Esta tecnología se utiliza para agregar lactasa a la leche, hidrolizando así la lactosa que se encuentra naturalmente en la leche, dejándola ligeramente dulce pero digerible por todos. [7] Sin lactasa, las personas intolerantes a la lactosa pasan la lactosa sin digerir al colon [8], donde las bacterias la descomponen, creando dióxido de carbono y eso conduce a hinchazón y flatulencia.
Uso medico
Los suplementos de lactasa se utilizan a veces para tratar la intolerancia a la lactosa. [9]
Uso industrial
La lactasa producida comercialmente se puede extraer tanto de levaduras como Kluyveromyces fragilis y Kluyveromyces lactis como de mohos, como Aspergillus niger y Aspergillus oryzae . [10] Su uso comercial primaria, en los suplementos tales como Lacteeze y Lactaid, es para descomponer la lactosa en la leche para que sea adecuado para las personas con intolerancia a la lactosa, [11] [12] Sin embargo, la Administración de Alimentos y Fármacos de Estados Unidos no tiene formalmente evaluó la efectividad de estos productos. [13]
La lactasa también se usa para detectar colonias azul blanco en los múltiples sitios de clonación de varios vectores plásmidos en Escherichia coli u otras bacterias. [14]
Mecanismo
La temperatura óptima para la lactasa humana es de aproximadamente 37 ° C [15] y el pH óptimo es de 6. [2]
En el metabolismo , el enlace β-glucosídico en la D -lactosa se hidroliza para formar D -galactosa y D -glucosa, que se pueden absorber a través de las paredes intestinales y en el torrente sanguíneo. La reacción general que cataliza la lactasa es C 12 H 22 O 11 + H 2 O → C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 + calor.
El mecanismo catalítico de la hidrólisis de D -lactosa retiene la configuración anomérica del sustrato en los productos. [16] Si bien los detalles del mecanismo son inciertos, la retención estereoquímica se logra mediante una reacción de doble desplazamiento. Los estudios de la lactasa de E. coli han propuesto que la hidrólisis se inicia cuando un nucleófilo glutamato de la enzima ataca desde el lado axial del carbono galactosil en el enlace β-glicosídico. [17] La eliminación del grupo saliente D -glucosa puede facilitarse mediante catálisis ácida dependiente de Mg. [17] La enzima se libera del resto α-galactosilo tras el ataque nucleofílico ecuatorial por el agua, que produce D -galactosa. [dieciséis]
Los estudios de modificación del sustrato han demostrado que los restos 3'-OH y 2'-OH del anillo de galactopiranosa son esenciales para el reconocimiento enzimático y la hidrólisis. [18] El grupo 3'-hidroxi participa en la unión inicial al sustrato, mientras que el grupo 2'- no es necesario para el reconocimiento, pero sí en los pasos posteriores. Esto se demuestra por el hecho de que un análogo de 2-desoxi es un inhibidor competitivo efectiva (K i = 10 mM). [18] La eliminación de grupos hidroxilo específicos en el resto de glucopiranosa no elimina completamente la catálisis. [18]
La lactasa también cataliza la conversión de florizina en floretina y glucosa.
Estructura y biosíntesis
La preprolactasa, el producto de traducción primario, tiene una estructura primaria polipeptídica única que consta de 1927 aminoácidos. [3] Puede dividirse en cinco dominios: (i) una secuencia señal escindida de 19 aminoácidos ; (ii) un gran dominio de prosecuencia que no está presente en la lactasa madura; (iii) el segmento de lactasa madura; (iv) un anclaje hidrófobo que atraviesa la membrana; y (v) un extremo carboxilo hidrófilo corto. [3] La secuencia señal se escinde en el retículo endoplásmico y la pro-LPH de 215 kDa resultante se envía al aparato de Golgi , donde se glicosila en gran medida y se procesa proteolíticamente hasta su forma madura. [19] Se ha demostrado que el prodominio actúa como un acompañante intramolecular en el RE, previniendo la escisión de la tripsina y permitiendo que la LPH adopte la estructura tridimensional necesaria para ser transportada al aparato de Golgi. [20]
La lactasa humana madura consiste en una única cadena polipeptídica de 160 kDa que se localiza en la membrana del borde en cepillo de las células epiteliales intestinales. Está orientado con el extremo N fuera de la célula y el extremo C en el citosol. [3] LPH contiene dos sitios catalíticos de ácido glutámico. En la enzima humana, la actividad de la lactasa se ha relacionado con Glu-1749, mientras que Glu-1273 es el sitio de la función de la florizina hidrolasa. [21]
Expresión y regulación genética
La lactasa está codificada por un único locus genético en el cromosoma 2. [22] Se expresa exclusivamente en los enterocitos del intestino delgado de los mamíferos y en niveles muy bajos en el colon durante el desarrollo fetal. [22] Los seres humanos nacen con altos niveles de expresión de lactasa. En la mayor parte de la población mundial, la transcripción de lactasa está regulada a la baja después del destete, lo que da como resultado una expresión disminuida de lactasa en el intestino delgado, [22] que causa los síntomas comunes de hipolactasia de tipo adulto o intolerancia a la lactosa. [23]
Algunos segmentos de la población exhiben persistencia de la lactasa como resultado de una mutación que se postula que ocurrió hace 5.000 a 10.000 años, coincidiendo con el aumento de la domesticación del ganado. [24] Esta mutación ha permitido que casi la mitad de la población mundial metabolice la lactosa sin síntomas. Los estudios han relacionado la aparición de la persistencia de la lactasa con dos polimorfismos de un solo nucleótido diferentes, aproximadamente 14 y 22 kilobases corriente arriba del extremo 5 'del gen LPH. [25] Ambas mutaciones, C → T en la posición -13910 y G → A en la posición -22018, se han relacionado de forma independiente con la persistencia de la lactasa. [26]
El promotor de la lactasa tiene una longitud de 150 pares de bases y está ubicado justo aguas arriba del sitio de inicio de la transcripción. [26] La secuencia está altamente conservada en mamíferos, lo que sugiere que los reguladores transcripcionales cis críticos se encuentran cerca. [26] Cdx-2 , HNF-1α y GATA se han identificado como factores de transcripción. [26] Los estudios sobre el inicio de la hipolactasia han demostrado que, a pesar de los polimorfismos, existe poca diferencia en la expresión de lactasa en los bebés, lo que demuestra que las mutaciones se vuelven cada vez más relevantes durante el desarrollo. [27] Las proteínas de unión al ADN reguladas por el desarrollo pueden regular negativamente la transcripción o desestabilizar las transcripciones de ARNm, lo que provoca una disminución de la expresión de LPH después del destete. [27]
Ver también
- MCM6
- Persistencia de la lactasa
Referencias
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enlaces externos
- La proteína lactasa
- Β-galactosidasa de E. coli : PDB : 1JYY
- Ontología genética para lactasa
- Haciendo del más apto: ¿Tienes lactasa? La coevolución de genes y cultura
- La persistencia de la lactasa muestra una indicación de asociación con la obesidad
- PDBe-KB proporciona una descripción general de toda la información de estructura disponible en el PDB para la beta-galactosidasa humana
- PDBe-KB proporciona una descripción general de toda la información de estructura disponible en el PDB para Escherichia coli Beta-galactosidase