Beta-galattosidasi
La β-galattosidasi è un enzima idrolitico che catalizza l'idrolisi dei residui terminali di β-D-galattosio nei polisaccaridi noti come β-galattosidi, tramite la rottura dei legami β-glicosidici terminali. Alcune β-galattosidasi sono anche in grado di idrolizzare α-L-arabinosidi, β-D-fucosidi e β-D-glucosidi.
| beta-galattosidasi | |
|---|---|
.png) Una molecola di β-galattosidasi da Penicillium | |
| Numero EC | 3.2.1.23 |
| Classe | Idrolasi |
| Nome sistematico | |
| β-D-galattoside galattoidrolasi | |
| Altri nomi | |
| colinesterasi vera; colina esterasi I; colinesterasi; acetiltiocolinesterasi; acetilcolina idrolasi; acetil.β-metilcolinesterasi; AcCholE | |
| Banche dati | BRENDA, EXPASY, GTD, PDB (RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum) |
| Fonte: IUBMB | |
| beta-galattosidasi | |
|---|---|
| Gene | |
| HUGO | GLB1 |
| Entrez | 2720 |
| Locus | Chr. 3 pter-p22 |
| Proteina | |
| Numero CAS | |
| OMIM | 230500 |
| UniProt | P16278 |
| PDB | 1TG7 |
| Enzima | |
| Numero EC | 3.2.1.23 |
Struttura
modificaLa sequenza amminoacidica della β-galattosidasi venne inizialmente determinata in E. coli nel 1970.[1] La struttura quaternaria dell'enzima è un omotetramero di 464-kDa. Ognuna delle quattro subunità consta di cinque domini, il terzo dei quali contiene la maggior parte del sito attivo.[2]
Reazione
modificaIl sito attivo della β-galattosidasi catalizza l'idrolisi del substrato disaccaride attraverso legame "poco profondo" e "profondo". Il funzionamento ottimale dell'enzima richiede la presenza dello ione monovalente potassio (K+) e dello ione magnesio divalente (Mg2+). Il β-legame del substrato è fuso da un terminale formato da un gruppo carbossile sulla catena laterale di un acido glutammico.
Nell'E. coli, il nucleofilo nella reazione di sostituzione era ritenuto essere il Glu-461;[3]. Oggi si sa che il Glu-461 è un acido catalizzatore. Il Glu-537 è invece il vero nucleofilo,[4] legato ad un intermediario galattosilico.
Nell'Uomo, il nucleofilo della reazione di idrolisi è il Glu-268.[5]
Ruolo nella fisiopatologia umana
modificaLe β-galattosidasi sono enzimi essenziali nel corpo umano. La sua carenza può essere un sintomo della galattosialidosi o della sindrome di Morquio B. Possono catalizzare ad esempio l'idrolisi del disaccaride lattosio nei suoi due monosaccaridi costituenti, il glucosio ed il galattosio. La lattasi, la cui carenza provoca nell'Uomo l'intolleranza al lattosio, è un enzima che fa parte della classe delle β-galattosidasi.
Ruolo in biologia molecolare
modificaLa β-galattosidasi riveste inoltre un ruolo importante nella storia della biologia molecolare, in quanto il gene del batterio E. coli che codifica per questo enzima, detto LacZ, è stato il primo esempio studiato in dettaglio di regolazione dell'espressione genica, nei confronti della quale costituisce un modello classico. Infatti tale gene è parte di un insieme di geni regolati in modo coordinato detto operone (operone lac), la cui espressione dipende dalla presenza o assenza di lattosio e di altre fonti energetiche nel mezzo di crescita.
Note
modifica- ^ Fowler et. al, The amino acid sequence of β-galactosidase, in J. Biol. Chem., 1970. URL consultato il 30 dicembre 2006 (archiviato dall'url originale il 28 giugno 2008).
- ^ Matthews et. al., The structure of E. coli Beta-galactosidase, in C. R. Biologies, 2004.
- ^ Gebler et. al., Glu-537, not Glu-461, is the nucleophile in the active site of (lac Z) beta-galactosidase from Escherichia coli, in J. Biol. Chem., 1991. URL consultato il 30 dicembre 2006 (archiviato dall'url originale il 2 marzo 2007).
- ^ Yuan et. al., Substitutions for Glu-537 of Beta-galactosidase from Escherichia coli cause large decreases in catalytic activity, in Biochem J, 1994 (archiviato dall'url originale l'8 maggio 2006).
- ^ McCarter et. al., Identification of Glu-268 as the Catalytic Nucleophile of Human Lysosomal Beta-galactosidase Precursor by Mass Spectrometry, 1997.
Bibliografia
modifica- (EN) Blakely, J.A. e MacKenzie, S.L. Purification and properties of a β-hexosidase from Sporobolomyces singularis. Can. J. Biochem. 47 (1969) 1021–1025. Entrez PubMed 5389663
- (EN) Kuby, S.A. e Lardy, H.A. Purification and kinetics of β-D-galactosidase from Escherichia coli, strain K-12. J. Am. Chem. Soc. 75 (1953) 890–896.
- (EN) Kuo, C.H. e Wells, W.W. β-Galactosidase from rat mammary gland. Its purification, properties, and role in the biosynthesis of 6β-O-D-galactopyranosyl myo-inositol. J. Biol. Chem. 253 (1978) 3550–3556. Entrez PubMed 418065
- (EN) Landman, O.E. Properties and induction of β-galactosidase in Bacillus megaterium. Biochim. Biophys. Acta 23 (1957) 558–569. Entrez PubMed 13426167
- (EN) Llanillo, M., Perez, N. e Cabezas, J.A. β-Galactosidase and β-glucosidase activities of the same enzyme from rabbit liver. Int. J. Biochem. 8 (1977) 557–564.
- (EN) Monod, J. e Cohn, M. La biosynthèse induite des enzymes (adaptation enzymatique). Adv. Enzymol. Relat. Subj. Biochem. 13 (1952) 67–119. Entrez PubMed 14943665
- (EN) Wallenfels, K. e Malhotra, O.P. In: Boyer, P.D., Lardy, H. e Myrbäck, K. (Eds), The Enzymes, 2nd edn, vol. 4, Academic Press, New York, 1960, pp. 409–430.
Collegamenti esterni
modifica- (EN) beta-galactosidase, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
