Α-glucosidasa

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Serie de la estructura de Glycogen.
Maltose

La α-glucosidasa (EC 3.2.1.20, (nombre sistemático α-D-glucósido glucohidrolasa) es una glucosidasa ubicada en el borde en cepillo del intestino delgado que actúa sobre los enlaces α(1→4):

Hidrolisis de terminal, no reducción (1→4)-vinculado α-D- Residuos de glucosa con liberación de D-glucosa

Esto contrasta con la β-glucosidasa EC 3.2.1.21.

Terminología

GO:0090599, el sentido amplio

La entrada GO:0090599 de Gene Ontology representa el sentido amplio de "alfa-glucosidasa". Se define como "catálisis de la hidrólisis de residuos de alfa-D-glucosa terminales no reductores unidos a alfa con liberación de alfa-D-glucosa". En este sentido, la "alfa-glucosidasa" puede abarcar una amplia gama de actividades enzimáticas, que difieren por el enlace de su terminal (1→3, 1→4 o 1→6), la identidad específica de su sustrato (sacarosa, maltosa o almidón), entre otros aspectos.

EC 3.2.1.20, el sentido estrecho

La definición asociada con el número 3.2.1.20 de la Comisión de Enzimas es más limitada. Requiere que el enlace sea 1→4 y que el sustrato preferido sean oligosacáridos más pequeños (en lugar de polisacáridos más grandes como el almidón: de lo contrario, se incluiría la alfa-amilasa). Los genes humanos que producen enzimas con actividades especificadas por este número EC incluyen:

  • MGAM es el "maltase-glucoamylase", encontrado en la frontera del pincel intestino.
  • GAA es el "ácido alfa-glucosidase", encontrado en el lisoso.
  • GANC, "neutral alpha-glucosidase C".

Entre los sinónimos mencionados por la Comisión se encuentran: maltasa, glucoinvertasa, glucosidosucrasa, maltasa-glucoamilasa, α-glucopiranosidasa, glucosidoinvertasa, α-D-glucosidasa, α-glucósido hidrolasa, α-1,4-glucosidasa, α-D-glucósido glucohidrolasa. No se recomiendan estos nombres porque pueden referirse únicamente a una actividad específica de la enzima o a una proteína específica que tenga esa actividad.

Mecanismo

La α-glucosidasa hidroliza los residuos de α-glucosa no reductores (1→4) terminales para liberar una única molécula de α-glucosa. La α-glucosidasa es una carbohidrato-hidrolasa que libera α-glucosa en lugar de β-glucosa. Los residuos de β-glucosa pueden ser liberados por la glucoamilasa, una enzima funcionalmente similar. La selectividad del sustrato de la α-glucosidasa se debe a las afinidades de subsitios del sitio activo de la enzima. Dos mecanismos propuestos incluyen un desplazamiento nucleofílico y un ion oxocarbenio intermedio.

Ejemplo de una reacción catalizada α-glucosidasa: maltotrisa + agua → α-glucosa
  • Rhodnius prolixus, un insecto chupa sangre, forma hemozoina (Hz) durante la digestión de la hemoglobina anfitriona. La síntesis de hemozoína depende del sitio de unión de sustrato de α-glucosidase.
  • El hígado de trucha α-glucosidases fueron extraídos y caracterizados. Se demostró que para una de las truchas hepáticas α-glucosidasas la actividad máxima de la enzima se incrementó un 80% durante el ejercicio en comparación con una trucha de reposo. Este cambio se mostró correlacionado con un aumento de actividad para la fosforilasa de glucógeno hepático. Se propone que la α-glucosidase en el camino glucosídico juega una parte importante en la complementación de la vía fosforolítica en la respuesta metabólica del hígado a las exigencias energéticas del ejercicio.
  • Levadura y rata pequeñas α-glucosidasas intestinales han demostrado ser inhibidas por varios grupos de flavonoides.

Estructura

α-glucosidase en complejo con maltose y NAD+

Las α-glucosidasas pueden dividirse, según su estructura primaria, en dos familias. El gen que codifica la α-glucosidasa lisosomal humana tiene una longitud de aproximadamente 20 kb y su estructura ha sido clonada y confirmada.

  • Se ha estudiado la α-glucosidasa lisosomal humana para la significación del Asp-518 y otros residuos en proximidad del sitio activo de la enzima. It was found that substituting Asp-513 with Glu-513 interferes with posttranslational modification and intracellular transport of α-glucosidase's precursor. Además, los residuos Trp-516 y Asp-518 se han considerado críticos para la funcionalidad catalítica de la enzima.
  • Los cambios cinéticos en la α-glucosidasa han sido inducidos por denaturantes como el cloruro de guanidiio (GdmCl) y las soluciones SDS. Estos desnaturalizadores causan pérdida de actividad y cambio conformacional. Una pérdida de actividad enzimática se produce en concentraciones mucho más bajas de denaturantes que requeridas para cambios conformacionales. Esto lleva a una conclusión de que la conformación del sitio activo de la enzima es menos estable que la conformación de la enzima entera en respuesta a los dos desnaturalizadores.

Importancia de la enfermedad

  • Enfermedad de almacenamiento de glucógeno tipo II, también llamado Enfermedad de Pompe: un trastorno en el que la α-glucosidase es deficiente. En 2006, el fármaco alglucosidase alfa se convirtió en el primer tratamiento liberado para la enfermedad de Pompe y actúa como análogo a α-glucosidase. Otros estudios de alglucosidase alfa revelaron que los iminosugares exhiben inhibición de la enzima. Se encontró que una molécula compuesta se une a una sola molécula de enzima. Se demostró que 1-deoxynojirimycin (DNJ) ataba el más fuerte de los azúcares probados y bloqueaban casi por completo el sitio activo de la enzima. Los estudios mejoraron el conocimiento del mecanismo por el cual α-glucosidase se une a los azúcares imino.
  • Diabetes: La acarbosa, un inhibidor de α-glucosidase, inhibe competitiva y reversiblemente la α-glucosidase en los intestinos. Esta inhibición reduce la tasa de absorción de glucosa a través de la digestión retardada de carbohidratos y el tiempo prolongado de digestión. La acarbosa puede prevenir el desarrollo de síntomas diabéticos. Por lo tanto, los inhibidores de la α-glucosidasa (como la acarbosa) se utilizan como medicamentos antidiabéticos en combinación con otros medicamentos antidiabéticos. La luteolina ha sido encontrada como un fuerte inhibidor de la α-glucosidasa. El compuesto puede inhibir la enzima hasta un 36% con una concentración de 0,5 mg/ml. A partir de 2016, esta sustancia está siendo probada en ratas, ratones y cultura celular. Se han demostrado analógicas Flavonoide con actividad de inhibición.
  • Azoospermia: El diagnóstico de azoospermia tiene potencial para ser ayudado por la medición de la actividad α-glucosidasa en plasma seminal. La actividad en el plasma seminal corresponde a la funcionalidad de la epididiamis.
  • Antivirales: Muchos virus animales poseen un sobre externo compuesto por glicoproteínas virales. Estos son a menudo necesarios para el ciclo de vida viral y utilizan maquinaria celular para la síntesis. Los inhibidores de α-glucosidasa muestran que la enzima está involucrada en la vía para N-glycans for virus such as HIV and human hepatitis B virus (HBV). La inhibición de la α-glucosidasa puede prevenir la fusión del VIH y la secreción del HBV.

Véase también

  • Alglucosidase alfa
  • Inhibidor de la glucosidasa alfa

Algunas otras glucosidasas:

  • Cellulase
  • Beta-glucosidase
  • Glycogen demarcaching enzima

Referencias

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