락타아제

Lactase
락토오스와 혼동하지 않기.
락타아제
락타아제사량체, 대장균
식별자
에코노.3.2.1.108
CAS no.9031-11-2
데이터베이스
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ExPASY나이스자임뷰
케그KEGG 엔트리
메타사이크대사 경로
프리암옆모습
PDB 구조RCSB PDB 피디비 PDBsum
유전자 온톨로지AmiGO / QuickGO
서치
PMC기사들
펍메드기사들
NCBI단백질
락타아제
식별자
기호.엘시티
Alt. 기호LAC;LPH;LPH1
NCBI유전자3938
HGNC6530
오밈603202
RefSeqNM_002299
유니프로트P09848
기타자료
EC번호3.2.1.108
로커스Chr.2 q21
검색
구조물들스위스 모델
도메인인터프로

락타아제(EC 3.2.1.108)는 많은 생물체에 의해 생성되는 효소입니다.그것은 인간과 다른 포유동물의 소장의 붓 테두리에 위치합니다.이것은 우유 전체를 완전히 소화시키는 데 필수적입니다; 이것은 우유를 달콤하게 만드는 당인 락토오스를 분해합니다.락타아제가 부족하고 유제품을 섭취하는 사람들은 [1]유당불내증의 증상을 경험할 수 있습니다.락타아제는 식품 보충제로 구입할 수 있으며 우유에 첨가되어 "락토스가 없는" 우유 제품을 생산합니다.

사용하다

음식사용

락타아제는 일부 사람들이 [2]소장에서 생산할 수 없는 효소입니다.유당이 없는 우유, 아이스크림, 그리고 요거트를 생산하는 기술은 [3]1985년 USDA 농업 연구 서비스에 의해 개발되었습니다.이 기술은 우유에 락타아제를 첨가하여 우유에서 자연적으로 발견되는 락토오스를 가수분해하여 약간 달콤하지만 [4]모두가 소화시킬 수 있도록 하는 데 사용됩니다.락타아제가 없으면 유당불내증이 있는 사람들은 소화되지 않은 유당을 대장으로[5] 전달하여 박테리아가 그것을 분해하여 이산화탄소를 생성하고 팽만감을 초래합니다.

의료용

락타아제 보충제는 유당불내증을 [6]치료하는데 사용될 수 있습니다.

산업용

상업적으로 생산되는 락타아제는 클루이베로마이세스 프라길리스 및 클루이베로마이세스 락타티스와 같은 효모 및 아스페르길루스 니제르 및 아스페르길루스 오리자에와 [7]같은 곰팡이로부터 모두 추출될 수 있습니다.보조식품의 주요 상업적 용도는 우유에서 유당을 분해하여 [8][9]유당불내증이 있는 사람들에게 적합하도록 만드는 것입니다.미국 식품의약국은 이 [10]제품들을 독립적으로 평가하지 않았습니다.

락타아제(또는 유사한 형태의 β-갈락토시다아제)는 또한 대장균 또는 다른 [11][12]박테리아에서 다양한 플라스미드 벡터의 다중 복제 부위에서 청색 백색 콜로니를 스크리닝하는 데 사용됩니다.

매커니즘

인간 락타아제의 최적 온도는 약 37°C이고[13] 최적 pH는 [14]6입니다.

대사에서 D-락토스의 β-글리코사이드 결합은 가수분해되어 D-갈락토스와 D-글루코스를 형성하며, 이는 장관 벽을 통해 혈류로 흡수될 수 있습니다.락타아제가 촉매하는 전반적인 반응은 다음과 같습니다.

CHO + HO → CHO + CHO + 열.
락토스 + HO → β-D-갈락토스 + D-글루코스

D-락토스 가수분해의 촉매 메커니즘은 기질 아노머 구성을 [15]제품에 유지합니다.메커니즘의 세부 사항은 불확실하지만, 입체화학적 유지는 이중 변위 반응에 의해 달성됩니다.대장균 락타아제에 대한 연구는 효소의 글루타메이트 친핵체가 β-글리코사이드 [16]결합의 갈락토실 탄소의 축방향 측면에서 공격할 때 가수분해가 시작된다고 제안했습니다.Mg 의존성 산 촉매 [16]작용은 D-포도당 이탈 그룹의 제거를 촉진시킬 수 있습니다.이 효소는 물에 의한 적도 친핵성 공격으로 α-갈락토실 [15]부분에서 방출되어 D-갈락토오스를 생성합니다.

기질 변형 연구에 따르면 갈락토피라노스 고리의 3'-OH 및 2'-OH 모이어티는 효소 [17]인식 및 가수분해에 필수적입니다.3'-하이드록시 그룹은 기질에 대한 초기 결합에 관여하는 반면 2'- 그룹은 인식에 필요하지 않지만 후속 단계에서 필요합니다.이는 2-디옥시 유사체가 효과적인 경쟁억제제(K = 10mM)임을 보여줍니다.글루코피라노스 부분의 특정 하이드록실 그룹을 제거한다고 해서 촉매 [17]작용이 제거되는 것은 아닙니다.

Proposed mechanism of lactose hydrolysis by Lactase enzyme

락타아제는 또한 플로리진을 플로레틴과 포도당으로 전환시키는 것을 촉매합니다.

구조 및 생합성

1차 번역 산물인 프리프로락타아제는 1927개의 [18]아미노산으로 구성된 단일 폴리펩티드 1차 구조를 가지고 있습니다.(i) 19-아미노산 절단 신호 서열; (ii) 성숙 락타아제에 존재하지 않는 큰 프로시퀀스 도메인; (iii) 성숙 락타아제 세그먼트; (iv) 막-스패닝 소수성 앵커; 및 (v) 짧은 친수성 카르복실 [18]말단의 5개의 도메인으로 나눌 수 있습니다.신호 서열은 소포체 내에서 분해되고, 생성된 215-kDa 프로-LPH는 골지 장치로 보내지며, 골지 장치는 골지 장치가 상당히 당화되고 단백질 분해 처리되어 성숙한 [19]형태가 됩니다.프로도메인은 ER에서 분자 내 샤페론으로 작용하여 트립신 절단을 방지하고 LPH가 골지 장치로 [20]운반되는 데 필요한 3-D 구조를 채택할 수 있도록 하는 것으로 나타났습니다.

Schematic of processing and localization of human lactase translational product

성숙한 인간 락타아제는 장 상피 세포의 브러시 경계 막에 국소화되는 단일 160kDa 폴리펩티드 사슬로 구성됩니다.세포 외부의 N 말단과 세포질의 [18]C 말단과 함께 배향됩니다.LPH는 두 개의 촉매 글루탐산 부위를 포함합니다.인간 효소에서 락타아제 활성은 글루-1749와 연결되어 있고, 글루-1273은 플로리진 하이드로라아제 [21]기능이 있는 부위입니다.

유전자 발현 및 조절

락타아제는 [22]2번 염색체에 하나의 유전적 위치에 의해 암호화됩니다.포유류 소장 장세포에 의해 배타적으로 발현되며 태아가 [22]발달하는 동안 대장에서 매우 낮은 수준으로 발현됩니다.인간은 높은 수준의 락타아제 발현을 가지고 태어납니다.세계 인구의 대부분에서 젖당분해효소 전사는 젖을 뗀 후에 조절이 저하되어 [22]소장에서 젖당분해효소 발현이 감소하고, 이는 성인형 저유당증의 [23]일반적인 증상을 유발합니다.LCT 유전자는 락타아제를 만드는 방법을 제공합니다.유아의 유당불내증(생식기 락타아제 결핍)은 LCT 유전자의 돌연변이에 의해 발생합니다.돌연변이는 락타아제의 기능을 방해하여 영향을 받는 유아들이 모유나 [24]분유에서 락토오스를 소화하는 능력을 심각하게 손상시키는 것으로 여겨집니다.

일부 개체군 분절은 소 [25]사육의 증가와 함께 5,000년에서 10,000년 전에 발생한 것으로 추정되는 돌연변이로 인한 락타아제 지속성을 보여줍니다.이 돌연변이는 전세계 인구의 거의 절반이 증상 없이 락토오스를 대사할 수 있게 해주었습니다.연구들은 락타아제 지속성의 발생을 LPH [26]유전자의 5'-말단 상류에서 약 14 킬로베이스와 22 킬로베이스의 두 가지 다른 단일-뉴클레오티드 다형성과 연관시켰습니다.위치 -13910의 C→T 및 위치 -22018의 G→A 돌연변이 모두 락타아제 지속성과 독립적으로 연관되어 있습니다.

락타아제 프로모터는 150개의 염기쌍을 가지며 [27]전사 개시 부위의 상류에 위치합니다.이 서열은 포유류에서 매우 보존되어 있으며,[27] 이는 중요한 시스 전사 조절기가 근처에 위치하고 있음을 시사합니다.Cdx-2, HNF-1α, GATA가 전사인자로 [27]확인되었습니다.저유연증 발병에 대한 연구는 다형성에도 불구하고 유아의 락타아제 발현에 거의 차이가 없다는 것을 보여주었고, 이는 돌연변이가 [28]발달하는 동안 점점 더 관련성이 있음을 보여줍니다.발달적으로 조절된 DNA 결합 단백질은 전사를 하향 조절하거나 mRNA 전사체를 불안정하게 하여 이유 [28]후 LPH 발현 감소를 유발할 수 있습니다.

참고 항목

참고문헌

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외부 링크

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