La α-amilasa es una enzima ( EC 3.2.1.1; nombre sistemático 4-α- D -glucano glucanohidrolasa ) que hidroliza los enlaces α de polisacáridos grandes con enlaces α , como el almidón y el glucógeno , produciendo cadenas más cortas de los mismos, dextrinas y maltosa , a través del siguiente proceso bioquímico: [2]
Es la principal forma de amilasa que se encuentra en los seres humanos y otros mamíferos. [3] También está presente en semillas que contienen almidón como reserva alimentaria y es secretada por muchos hongos. Es miembro de la familia de las glicósido hidrolasas 13 .
Aunque se encuentra en muchos tejidos, la amilasa es más abundante en el jugo pancreático y la saliva , cada uno de los cuales tiene su propia isoforma de α-amilasa humana. Se comportan de manera diferente en el enfoque isoeléctrico y también se pueden separar en pruebas utilizando anticuerpos monoclonales específicos . En los humanos, todas las isoformas de amilasa se unen al cromosoma 1p 21 (ver AMY1A ).
La amilasa se encuentra en la saliva y descompone el almidón en maltosa y dextrina . Esta forma de amilasa también se llama "ptialina" / ˈt aɪ əl ɪ n / , que fue nombrada por el químico Jöns Jacob Berzelius . El nombre deriva de la palabra griega πτυω ( escupo), porque la sustancia se obtuvo de la saliva. [4] Romperá las moléculas de almidón grandes e insolubles en almidones solubles ( amilodextrina , eritrodextrina y acrodextrina) produciendo almidones sucesivamente más pequeños y, en última instancia, maltosa . La ptialina actúa sobre enlaces glucosídicos α(1,4) lineales , pero la hidrólisis compuesta requiere una enzima que actúe sobre productos ramificados. La amilasa salivar se inactiva en el estómago por el ácido gástrico . En el jugo gástrico ajustado a pH 3,3, la ptialina se inactivó totalmente en 20 minutos a 37 °C. En cambio, el 50% de la actividad de la amilasa permaneció después de 150 minutos de exposición al jugo gástrico a pH 4,3. [5] Tanto el almidón, el sustrato para la ptialina, como el producto (cadenas cortas de glucosa) son capaces de protegerla parcialmente contra la inactivación por el ácido gástrico. La ptialina añadida al tampón a pH 3,0 sufrió una inactivación completa en 120 minutos; sin embargo, la adición de almidón a un nivel del 0,1% dio como resultado un 10% de la actividad restante, y la adición similar de almidón a un nivel del 1,0% dio como resultado aproximadamente un 40% de la actividad restante a los 120 minutos. [6]
El gen de la amilasa salival se ha duplicado durante la evolución, y los estudios de hibridación de ADN indican que muchos individuos tienen múltiples repeticiones en tándem del gen. El número de copias del gen se correlaciona con los niveles de amilasa salival, medidos mediante ensayos de transferencia de proteínas utilizando anticuerpos contra la amilasa humana. El número de copias del gen está asociado con la aparente exposición evolutiva a dietas ricas en almidón. [9] Por ejemplo, un individuo japonés tenía 14 copias del gen de la amilasa (un alelo con 10 copias y un segundo alelo con cuatro copias). La dieta japonesa ha contenido tradicionalmente grandes cantidades de almidón de arroz . En contraste, un individuo Biaka tenía seis copias (tres copias en cada alelo). Los Biaka son cazadores-recolectores de la selva tropical que tradicionalmente han consumido una dieta baja en almidón. Perry y sus colegas especularon que el aumento del número de copias del gen de la amilasa salival puede haber mejorado la supervivencia coincidiendo con un cambio a una dieta rica en almidón durante la evolución humana.
La α-amilasa pancreática escinde aleatoriamente los enlaces glucosídicos α(1-4) de la amilosa para producir dextrina , maltosa o maltotriosa . Adopta un mecanismo de doble desplazamiento con retención de la configuración anomérica . En los humanos, la amilasa salival evolucionó a partir de una copia de ella. [9]
La prueba de amilasa es más fácil de realizar que la de lipasa , por lo que es la prueba principal que se utiliza para detectar y controlar la pancreatitis . Los laboratorios médicos generalmente miden la amilasa pancreática o la amilasa total. Si solo se mide la amilasa pancreática, no se notará un aumento en caso de paperas u otro traumatismo de las glándulas salivales.
Sin embargo, debido a la pequeña cantidad presente, el momento de la toma de muestras de sangre para esta medición es fundamental. La sangre debe extraerse poco después de un episodio de dolor por pancreatitis, de lo contrario, los riñones la excretan rápidamente .
La α-amilasa salival se ha utilizado como biomarcador del estrés [10] [11] y como marcador sustituto de la actividad del sistema nervioso simpático (SNS) [12] que no requiere extracción de sangre.
Los niveles plasmáticos aumentados en humanos se encuentran en:
Los valores de amilasa total superiores a 10 veces el límite superior de lo normal (LSN) son indicativos de pancreatitis. Un valor de cinco a diez veces el LSN puede indicar íleo o enfermedad duodenal o insuficiencia renal, y los valores más bajos se encuentran comúnmente en la enfermedad de las glándulas salivales.
La actividad de la α-amilasa en el grano se mide, por ejemplo, mediante el índice de caída de Hagberg-Perten , una prueba para evaluar los daños en los brotes, [13] o el método Phadebas . Se presenta en el trigo . [14]
La α-amilasa se utiliza en la producción de etanol para descomponer los almidones de los granos en azúcares fermentables.
El primer paso en la producción de jarabe de maíz con alto contenido de fructosa es el tratamiento del almidón de maíz con α-amilasa, que escinde los polímeros largos de almidón en cadenas más cortas de oligosacáridos .
Una α-amilasa llamada "Termamyl", obtenida de Bacillus licheniformis , también se utiliza en algunos detergentes, especialmente en los lavavajillas y en los que eliminan el almidón. [15]
Consulte amilasa para conocer más usos de la familia de la amilasa en general.
La α-amilasa ha demostrado eficacia en la degradación de biopelículas bacterianas polimicrobianas al hidrolizar los enlaces glucosídicos α(1→4) dentro de los exopolisacáridos estructurales de la matriz de la sustancia polimérica extracelular (EPS). [16] [17]
Se informa que la molécula tris inhibe varias α-amilasas bacterianas, [18] [19] por lo que no deberían usarse en tampón tris.
Existen varios métodos disponibles para determinar la actividad de la α-amilasa, y las diferentes industrias tienden a depender de diferentes métodos. La prueba de yodo del almidón, un desarrollo de la prueba del yodo , se basa en el cambio de color, ya que la α-amilasa degrada el almidón y se usa comúnmente en muchas aplicaciones. Una prueba similar pero producida industrialmente es la prueba de amilasa Phadebas , que se usa como prueba cualitativa y cuantitativa en muchas industrias, como detergentes, diversos alimentos a base de harina, granos y malta, y biología forense.
Se describe una microdeterminación colorimétrica modificada de la amilasa en la que la digestión del almidón se mide por la disminución del color almidón-yodo. [20]
Las α-amilasas contienen varios dominios proteicos distintos. El dominio catalítico tiene una estructura que consiste en un barril α/β de ocho cadenas que contiene el sitio activo, interrumpido por un dominio de unión al calcio de ~70 aminoácidos que sobresale entre la cadena β 3 y la hélice α 3, y un dominio de barril β de clave griega carboxilo-terminal . [21] Varias α-amilasas contienen un dominio de hoja β, generalmente en el extremo C. Este dominio está organizado como una hoja β antiparalela de cinco cadenas. [22] [23] Varias α-amilasas contienen un dominio completamente β, generalmente en el extremo C. [24]
