Invertasa

β-Fructofuranosidasa es una enzima que cataliza la hidrólisis (descomposición) del azúcar de mesa sacarosa en fructosa y glucosa. Los nombres alternativos para la β-fructofuranosidasa EC 3.2.1.26 incluyen invertasa, sacarasa, glucosucrasa, β-fructosidasa, invertina, fructosilinvertasa, invertasa alcalina, invertasa ácida, y el nombre sistemático: β-fructofuranosidasa. La mezcla resultante de fructosa y glucosa se llama jarabe de azúcar invertido. Relacionadas con las invertasas están las sacarasas. Las invertasas y sacarasas hidrolizan la sacarosa para dar la misma mezcla de glucosa y fructosa. La invertasa es una glicoproteína que hidroliza (escinde) los residuos terminales no reductores de β-fructofuranósido. Las invertasas escinden el enlace O-C(fructosa), mientras que las sacarasas escinden el enlace O-C(glucosa). La invertasa escinde el enlace α-1,2-glucosídico de la sacarosa.

Para uso industrial, la invertasa generalmente se deriva de la levadura. También es sintetizado por las abejas, que lo utilizan para producir miel a partir del néctar. La temperatura óptima a la que la velocidad de reacción es máxima es 60 °C y un pH óptimo de 4,5. Normalmente, el azúcar se invierte con ácido sulfúrico.

La invertasa es producida por varios organismos como levaduras, hongos, bacterias, plantas superiores y animales. Por ejemplo: Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergensis, S. pombe, Aspergillus spp, Penicillium chrysogenum, Azotobacter spp, Lactobacillus spp, Pseudomonas spp, etc.

Aplicaciones y ejemplos

La invertasa se utiliza para producir jarabe de azúcar invertido.

La invertasa es costosa, por lo que puede ser preferible producir fructosa a partir de glucosa usando glucosa isomerasa. Los caramelos cubiertos de chocolate, otros licores y los caramelos fondant incluyen invertasa, que licua el azúcar.

Inhibición

La urea actúa como un inhibidor puro no competitivo de la invertasa, presumiblemente rompiendo los enlaces de hidrógeno intramoleculares que contribuyen a la estructura terciaria de la enzima.

Estructura y función

Vía de reacción

La invertasa funciona para catalizar la división de la sacarosa en sus dos monosacáridos, glucosa y fructosa. Esta invertasa específica (β-fructofuranosidasa) escinde la molécula de su extremo de fructosa, lo que da como resultado dos monosacáridos. Lo hace añadiendo un ion hidrógeno al átomo glicosídico mediante un catión imidazolio. A partir de ahí, un grupo alcohol dejará un ion carbonio intermedio inestable. Finalmente, el átomo de oxígeno nucleofílico del alcohol o del agua atacará el catión C-2 que dejará una molécula de fructosa. El anión carboxilato del sitio activo actuará para ayudar a mantener estabilizado el equilibrio desigual de electrones durante todo este proceso.

Propósito de la invertasa en levadura

Como se mencionó anteriormente, la invertasa se encuentra comúnmente en los ingredientes de los panaderos. levadura. Una de las principales razones por las que los panaderos utilizan esta levadura es para ayudar a que el pan suba, pero otra razón es para ayudar a influir en el aumento de azúcar en el pan. Esta función puede ocurrir debido a la presencia de invertasa, ya que la glucosa y la fructosa son más dulces que la sacarosa. Al observar la invertasa en diferentes especies de levaduras, se sabe que es más activa en algunas que en otras. La levadura en la que la invertasa es más activa es la que utilizan los panaderos debido a sus mayores niveles de dulzor.

Estructuras cristalinas conocidas

Continuando observando la invertasa a través de Saccharomyces, se puede ver que tiene una estructura única; siendo esa estructura una estructura cuaternaria octamérica. Dentro de la estructura cuaternaria octámera se pueden observar dos tipos de dimerización que a su vez forman la estructura octámera. La dimerización es un aspecto importante del plegamiento de proteínas debido a que aumenta la afinidad de unión al sustrato. La estructura cristalina muestra que la invertasa está formada por ocho subunidades. La forma del octámero se compone de dos tipos diferentes de dímeros, un dímero de "disposición 'cerrada'" y un dímero de "conjunto abierto". Cada uno de estos tipos tiene dos subunidades ubicadas una frente a otra en la estructura. Los dímeros de "disposición 'cerrada'" tienen catorce de los 32 enlaces de hidrógeno formados entre el dominio catalítico, lo que crea un bolsillo más estrecho para el ligando; a su vez, esto lo hace más estable. Por el contrario, los dímeros de "ensamblaje 'abierto'" solo tienen unos pocos enlaces de hidrógeno en el dominio catalítico, y las interacciones que fortalecen el bolsillo provienen de los puentes salinos entre Asp-45 y Lys-385. Dado que las interacciones más débiles se encuentran en el conjunto "abierto", se produce una mayor inestabilidad que da como resultado una temperatura desnaturalizante más baja y una menor durabilidad en la centrifugación a alta velocidad. La forma en que se ensamblan los dos dímeros crea una lámina β antiparalela compuesta de sándwiches β hechos de dos láminas β.

Sitios activos conocidos

Si bien la atención se ha centrado en la invertasa en Saccharomyces, uno de los sitios activos conocidos está en la invertasa en Bifidobacterium longum y está ubicado dentro del dominio de la hélice β. El dominio de la hélice β es el interior del embudo creado por cinco palas. Algunos aminoácidos a tener en cuenta son Asp-54 y Glu-235, que se encuentran en la primera hebra de las hojas 1 y 4, junto con Asn-53, Gln-70, Trp-78, Ser-114, Arg-180 y Asp. -181 en el anillo de fructofuranósido.