Sacarasa-isomaltasa

SI
Estructuras disponibles PDB Búsqueda de ortólogos: PDBe RCSB Lista de códigos de identificación de PDB 3LPO , 3LPP
Identificadores
Alias	SI , sacarasa-isomaltasa
Identificaciones externas	OMIM : 609845 MGI : 1917233 HomoloGene : 37424 GeneCards : SI
Ubicación de genes ( humanos ) Chr. Cromosoma 3 (humano) [1] Banda 3q26.1 Comienzo 164,978,898 pb [1] Final 165.078.496 pb [1]
Ubicación de genes ( ratón ) Chr. Cromosoma 3 (ratón) [2] Banda 3 E3 | 3 32,59 cm Comienzo 72,888,557 pb [2] Final 72,967,863 pb [2]
Ontología de genes Función molecular • sacarosa actividad alfa-glucosidasa • actividad isomaltasa • actividad hidrolasa, hidrolizando O-glicosilo compuestos • actividad catalítica • actividad alfa-1,4-glucosidasa • actividad hidrolasa • actividad hidrolasa, que actúan sobre enlaces glicosilo • hidratos de carbono de unión Componente celular • Componente integral de la membrana • Membrana celular • Aparato de Golgi • Membrana plasmática apical • Exosoma extracelular • Membrana • Borde en cepillo Proceso biológico • digestión de polisacáridos • metabolismo • proceso metabólico de carbohidratos Fuentes: Amigo / QuickGO
Ortólogos
Especies	Humano	Ratón
Entrez	6476	69983
Ensembl	ENSG00000090402	ENSMUSG00000027790
UniProt	P14410	F8VQM5
RefSeq (ARNm)	NM_001041	NM_001081137
RefSeq (proteína)	NP_001032	NP_001074606
Ubicación (UCSC)	Cr 3: 164,98 - 165,08 Mb	Crónicas 3: 72,89 - 72,97 Mb
Búsqueda en PubMed	[3]	[4]
Wikidata
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La sacarasa-isomaltasa ( SI ) es una enzima glucosidasa ubicada en el borde en cepillo del intestino delgado. Es una enzima de función dual con dos dominios GH31, uno que actúa como isomaltasa y el otro como sacarosa alfa-glucosidasa . ^{[5] [6] [7]} Tiene expresión preferencial en las membranas apicales de los enterocitos . ^[8] El propósito de la enzima es digerir los carbohidratos de la dieta como el almidón , la sacarosa y la isomaltosa . Mediante el procesamiento adicional de los productos descompuestos, se puede generar energía en forma de ATP. ^[9]

Estructura

Los residuos clave que interactúan con el sustrato donde los residuos turquesa corresponden a interacciones con Man2GlcNAc2, los residuos rosados ​​corresponden a interacciones con kotalonal y los residuos magenta corresponden a interacciones con Man2GlcNAc2 y kotalonal. Generado a partir de 3LPO ^[10]

La sacarasa-isomaltasa consta de dos subunidades enzimáticas: sacarasa e isomaltasa . Las subunidades se originan a partir de un precursor polipeptídico, pro-SI. Al heterodimerizar las dos subunidades, se forma el complejo sacarasa-isomaltasa. ^[11] La enzima está anclada en la membrana del borde en cepillo intestinal por un segmento hidrofóbico ubicado cerca del N-terminal de la subunidad isomaltasa. ^[12] Antes de que la enzima se ancle a la membrana, el pro-SI es rico en manosa y glicosilado; se mueve desde el ER al Golgi, donde se convierte en un complejo proteico que está N- y O- glicosilado. La glicosilación ligada a O es necesaria para dirigir la proteína a la membrana apical. ^{[13] [14]}Además, hay un segmento que está glicosilado unido a O y rico en Ser / Thr. ^[15] Una enzima organizada de manera similar es la maltasa-glucoamilasa , también miembro de GH31.

La sacarasa-isomaltasa se compone de dominios catalíticos duplicados, N- y C-terminales. Cada dominio muestra especificidades superpuestas. Los científicos han descubierto la estructura cristalina de la sacarasa-isomaltasa humana N-terminal (ntSI) en forma de apo a 3,2 Å y en complejo con el inhibidor kotalanol a una resolución de 2,15 Å. ^[10] El mecanismo de sacarasa-isomaltasa da como resultado una retención neta de la configuración en el centro anomérico. ^[10]

La estructura cristalina muestra que la sacarasa-isomaltasa existe como monómero . Los investigadores afirman que la observancia de los dímeros SI depende de las condiciones experimentales. ^[10] Los cuatro monómeros de ntSI, A, B, C y D, están incluidos en la unidad asimétrica de cristal y tienen sitios activos idénticos. El sitio activo está compuesto por un bolsillo de unión de sustrato poco profundo que incluye subsitios -1 y +1. El extremo no reductor de los sustratos se adhiere al bolsillo. Mientras que el anillo de azúcar no reductor tiene interacciones con el subsitio -1 enterrado, el anillo reductor tiene interacciones con el subsitio +1 expuesto en la superficie. ^[10]

Se han identificado las interacciones entre el sitio activo de sacarasa-isomaltasa y los siguientes compuestos:

• Glicano Man2GlcNAc2: dentro del sitio activo, los enlaces de hidrógeno de Man2GlcNAc2 con las cadenas laterales de hidroxilo de Asp231 y Asp571. Además, las interacciones hidrofóbicas con Leu233, Trp327, Trp435, Phe479, Val605 y Tyr634 proporcionan una estabilización adicional para Man2GlcNAc2. ^[10]
• Kotalonal, el inhibidor: interactúa con el nucleófilo catalítico Asp472 y el catalizador ácido-base Asp571. Además, los residuos de ntSI His629, Asp355, Arg555, Asp231, Trp435 y Phe479 se unen al sustrato. ^[10]

Actualmente, no hay estructuras cristalinas de ntSI en complejo con un sustrato unido a α-1,6 o análogo inhibidor. Para predecir la unión de isomaltosa en la estructura de sacarasa-isomaltasa, se produjo un modelo a mano. Dentro del subsitio -1, el anillo de glucosa no reductor de isomaltosa se alineó con el de acarbosa . ^[10]

No solo se ha estudiado la estructura de la sacarasa-isomaltasa humana, sino que también se ha analizado la estructura de la sacarasa-isomaltasa en leones marinos y cerdos. ^{[6] [16] [17]}

Relevancia de la enfermedad

Una deficiencia es responsable de la intolerancia a la sacarosa . La deficiencia congénita de sacarasa-isomaltasa (CSID), también llamada deficiencia genética de sacarasa-isomaltasa (GSID), y la intolerancia a la sacarosa, es un trastorno genético intestinal causado por una reducción o ausencia de sacarasa e isomaltasa ^{[14] Las} explicaciones de GSID incluyen:

• Las mutaciones C1229Y y F1745C, que están presentes en el dominio sacarasa de SI, bloquean la ruta SI para anclarse en la membrana apical de la célula, pero no afectan el plegamiento de proteínas ni la actividad isomaltasa. ^[14]
• La sustitución de una cisteína por una arginina en el residuo de aminoácido 635 en la subunidad isomaltasa de SI estaba presente en el ADNc que codifica para un paciente con CSID. SIC635R tenía un patrón de plegado alterado, lo que influyó en el perfil de clasificación y aumentó la tasa de rotación. ^[18]
• Un factor que puede atribuirse a la deficiencia congénita de sacarasa-isomaltasa es la retención de SI en el cis-Golgi. Esta incapacidad de transporte es el resultado de una sustitución de glutamina por prolina en el residuo de aminoácido 1098 de la subunidad sacarasa. ^{[19] [20]}

Además, se ha identificado una relación entre mutaciones en sacarasa-isomaltasa y leucemia linfocítica crónica (LLC). Estas mutaciones provocan una pérdida de la función enzimática al bloquear la biosíntesis de SI en la superficie celular. ^[8]

Ver también

• sacarosa
• isomaltasa
• borde en cepillo

Referencias

1. GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000090402 - Ensembl , mayo de 2017
2. GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000027790 - Ensembl , mayo de 2017
3. "Referencia humana de PubMed:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
4. "Referencia de PubMed del ratón:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
5. Hauri HP, Quaroni A, Isselbacher KJ (octubre de 1979). "Biogénesis de la membrana plasmática intestinal: ruta postraduccional y escisión de sacarasa-isomaltasa" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 76 (10): 5183–6. doi : 10.1073 / pnas.76.10.5183 . PMC 413104 . PMID 291933 .  
6. Sjöström H, Norén O, Christiansen L, Wacker H, Semenza G (diciembre de 1980). "Una sacarasa.isomaltasa de una sola cadena, de dos sitios activos, completamente activa del intestino delgado de cerdo. Implicaciones para la biosíntesis de una proteína de membrana de tallo integral de mamífero". La Revista de Química Biológica . 255 (23): 11332–8. PMID 7002920 . 
7. Rodríguez IR, Taravel FR, Whelan WJ (septiembre de 1984). "Caracterización y función de la sacarasa-isomaltasa intestinal de cerdo y sus subunidades separadas" . Revista Europea de Bioquímica / FEBS . 143 (3): 575–82. doi : 10.1111 / j.1432-1033.1984.tb08408.x . PMID 6479163 . 
8. Rodríguez D, Ramsay AJ, Quesada V, Garabaya C, Campo E, Freije JM, López-Otín C (junio de 2013). "Análisis funcional de mutaciones de sacarasa-isomaltasa de pacientes con leucemia linfocítica crónica" . Genética molecular humana . 22 (11): 2273–82. doi : 10.1093 / hmg / ddt078 . PMID 23418305 . 
9. Berg, JM y col. Bioquímica , 7ª Ed. WH Freeman and Company: Nueva York, 2012.
10. Sim L, Willemsma C, Mohan S, Naim HY, Pinto BM, Rose DR (junio de 2010). "Base estructural para la selectividad de sustrato en dominios N-terminales de maltasa-glucoamilasa y sacarasa-isomaltasa humana" . La Revista de Química Biológica . 285 (23): 17763–70. doi : 10.1074 / jbc.M109.078980 . PMC 2878540 . PMID 20356844 .  
11. "SI sacarasa-isomaltasa (alfa-glucosidasa) [Homo sapiens (humano)] - Gene - NCBI" .
12. Brunner, J .; Hauser, H .; Braun, H .; Wilson, KJ; Wacker, H .; O'Neill, B .; Semenza, G. (1979). "El modo de asociación del complejo enzimático sacarasa-isomaltasa con la membrana del borde en cepillo intestinal" (PDF) . J. Biol. Chem . 254 (6): 1821–8. PMID 422555 .  
13. Naim HY, Sterchi EE, Lentze MJ (mayo de 1988). "Biosíntesis del complejo de sacarasa-isomaltasa humana. O-glicosilación diferencial de la subunidad de sacarasa se correlaciona con su posición dentro del complejo enzimático". La Revista de Química Biológica . 263 (15): 7242–53. PMID 3366777 . 
14. Alfalah M, Keizer M, Leeb T, Zimmer KP, Naim HY (marzo de 2009). "Las mutaciones heterocigóticas compuestas afectan el plegamiento de proteínas y la función en pacientes con deficiencia congénita de sacarasa-isomaltasa". Gastroenterología . 136 (3): 883–92. doi : 10.1053 / j.gastro.2008.11.038 . PMID 19121318 . 
15. Hunziker W, Spiess M, Semenza G, Lodish HF (julio de 1986). "El complejo sacarasa-isomaltasa: estructura primaria, orientación de la membrana y evolución de una proteína de borde en cepillo intrínseca acechada". Celular . 46 (2): 227–34. doi : 10.1016 / 0092-8674 (86) 90739-7 . PMID 3755079 . S2CID 8207969 .  
16. Wacker H, Aggeler R, Kretchmer N, O'Neill B, Takesue Y, Semenza G (abril de 1984). "Una enzima de un polipéptido de dos sitios activos: la isomaltasa de la membrana del borde en cepillo del intestino delgado del león marino. Su posible relación filogenética con sacarasa-isomaltasa". La Revista de Química Biológica . 259 (8): 4878–84. PMID 6715326 . 
17. Galand G (1989). "Membrana de borde en cepillo sacarasa-isomaltasa, maltasa-glucoamilasa y trehalasa en mamíferos. Desarrollo comparativo, efectos de glucocorticoides, mecanismos moleculares e implicaciones filogenéticas". Bioquímica y fisiología comparada. B, bioquímica comparativa . 94 (1): 1–11. doi : 10.1016 / 0305-0491 (89) 90002-3 . PMID 2513162 . 
18. Keizer M, Alfalah M, Pröpsting MJ, Castelletti D, Naim HY (mayo de 2006). "El plegamiento alterado, el recambio y la clasificación polarizada actúan en concierto para definir un nuevo mecanismo patológico de deficiencia congénita de sacarasa-isomaltasa" . La Revista de Química Biológica . 281 (20): 14393–9. doi : 10.1074 / jbc.M513631200 . PMID 16543230 . 
19. Pröpsting MJ, Kanapin H, Jacob R, Naim HY (junio de 2005). "Un determinante de plegamiento basado en fenilalanina en sacarasa-isomaltasa intestinal que funciona en el contexto de un mecanismo de control de calidad más allá del retículo endoplásmico" . Revista de ciencia celular . 118 (Parte 12): 2775–84. doi : 10.1242 / jcs.02364 . PMID 15944403 . 
20. Pröpsting MJ, Jacob R, Naim HY (mayo de 2003). "Un intercambio de glutamina a prolina en el residuo de aminoácido 1098 en sacarasa provoca una detención sensible a la temperatura de sacarasa-isomaltasa en el retículo endoplásmico y cis-Golgi" . La Revista de Química Biológica . 278 (18): 16310–4. doi : 10.1074 / jbc.C300093200 . PMID 12624106 . 

Enlaces externos

• Estructura y evolución de la maltasa-glucoamilasa y sacarasa-isomaltasa de mamíferos
• Complejo sacarasa-isomaltasa + en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .

• Portal de biología