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Sacarasa-isomaltasa

La sacarasa-isomaltasa es una glucosidasa bifuncional (enzima que digiere el azúcar) ubicada en el borde en cepillo del intestino delgado, codificada por el gen humano SI . Es una enzima de doble función con dos dominios GH31, uno que sirve como isomaltasa y el otro como alfa-glucosidasa de sacarosa . [5] [6] [7] Tiene expresión preferencial en las membranas apicales de los enterocitos . [8] El propósito de la enzima es digerir los carbohidratos de la dieta como el almidón , la sacarosa y la isomaltosa . Al procesar aún más los productos descompuestos, se puede generar energía en forma de ATP. [9]

Estructura

La sacarasa-isomaltasa consta de dos subunidades enzimáticas: sacarasa e isomaltasa . Las subunidades se originan a partir de un precursor polipeptídico, pro-SI. Al heterodimerizar las dos subunidades, se forma el complejo sacarasa-isomaltasa. [10] La enzima está anclada en la membrana del borde en cepillo intestinal por un segmento hidrofóbico ubicado cerca del extremo N de la subunidad isomaltasa. [11] Antes de que la enzima se ancle a la membrana, la pro-SI es rica en manosa y glicosilada; se mueve desde el RE hasta el Golgi, donde se convierte en un complejo proteico que está N- y O-glicosilado. La glicosilación ligada a O es necesaria para dirigir la proteína a la membrana apical. [12] [13] Además, hay un segmento que está glicosilado ligado a O y es rico en Ser/Thr. [14] Una enzima organizada de manera similar es la maltasa-glucoamilasa , también miembro de GH31.

La sacarasa-isomaltasa está compuesta por dominios catalíticos duplicados, N- y C-terminales. Cada dominio muestra especificidades superpuestas. Los científicos han descubierto la estructura cristalina de la sacarasa-isomaltasa humana N-terminal (ntSI) en forma apo a 3,2 Å y en complejo con el inhibidor kotalanol a una resolución de 2,15 Å. [15] El mecanismo de la sacarasa-isomaltasa da como resultado una retención neta de la configuración en el centro anomérico. [15]

La estructura cristalina muestra que la sacarasa-isomaltasa existe como un monómero . Los investigadores afirman que la observancia de los dímeros SI depende de las condiciones experimentales. [15] Los cuatro monómeros de ntSI, A, B, C y D, están incluidos en la unidad asimétrica del cristal y tienen sitios activos idénticos. El sitio activo está compuesto por un bolsillo de unión de sustrato poco profundo que incluye subsitios -1 y +1. El extremo no reductor de los sustratos se une al bolsillo. Mientras que el anillo de azúcar no reductor tiene interacciones con el subsitio -1 enterrado, el anillo reductor tiene interacciones con el subsitio +1 expuesto en la superficie. [15]

Residuos clave que interactúan con el sustrato, donde los residuos turquesas corresponden a interacciones con Man2GlcNAc2, los residuos rosados ​​corresponden a interacciones con kotalonal y los residuos magenta corresponden a interacciones tanto con Man2GlcNAc2 como con kotalonal. Generado a partir de 3LPO [15]

Se han identificado las interacciones entre el sitio activo de la sacarasa-isomaltasa y los siguientes compuestos:

Actualmente, no existen estructuras cristalinas de ntSI en complejo con un sustrato o un análogo inhibidor con enlace α-1,6. Para predecir la unión de la isomaltosa en la estructura sacarasa-isomaltasa, se produjo un modelo a mano. Dentro del subsitio -1, el anillo de glucosa no reductor de la isomaltosa se alineó con el de la acarbosa . [15]

No sólo se ha estudiado la estructura de la sacarasa-isomaltasa humana, sino que también se ha analizado la estructura de la sacarasa-isomaltasa en leones marinos y cerdos. [6] [16] [17]

Relevancia de la enfermedad

La deficiencia es responsable de la intolerancia a la sacarosa . La deficiencia congénita de sacarasa-isomaltasa (CSID), también llamada deficiencia genética de sacarasa-isomaltasa (GSID) e intolerancia a la sacarosa, es un trastorno genético intestinal causado por una reducción o ausencia de sacarasa e isomaltasa [13]. Las explicaciones para la GSID incluyen:

Además, se ha identificado una relación entre las mutaciones en la sacarasa-isomaltasa y la leucemia linfocítica crónica (LLC). Estas mutaciones provocan una pérdida de la función enzimática al bloquear la biosíntesis de la sacarasa-isomaltasa en la superficie celular. [8]

Véase también

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000090402 – Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000027790 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia PubMed de ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU . .
  5. ^ Hauri HP, Quaroni A, Isselbacher KJ (octubre de 1979). "Biogénesis de la membrana plasmática intestinal: ruta postraduccional y escisión de la sacarasa-isomaltasa". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 76 (10): 5183–6. doi : 10.1073/pnas.76.10.5183 . PMC 413104 . PMID  291933. 
  6. ^ ab Sjöström H, Norén O, Christiansen L, Wacker H, Semenza G (diciembre de 1980). "Una sacarasa-isomaltasa monocatenaria, de dos sitios activos y totalmente activa del intestino delgado del cerdo. Implicaciones para la biosíntesis de una proteína de membrana pedunculada integral de mamíferos". The Journal of Biological Chemistry . 255 (23): 11332–8. doi : 10.1016/S0021-9258(19)70296-8 . PMID  7002920.
  7. ^ Rodríguez IR, Taravel FR, Whelan WJ (septiembre de 1984). "Caracterización y función de la sacarasa-isomaltasa intestinal de cerdo y sus subunidades separadas". Revista Europea de Bioquímica . 143 (3): 575–82. doi :10.1111/j.1432-1033.1984.tb08408.x. PMID  6479163.
  8. ^ ab Rodríguez D, Ramsay AJ, Quesada V, Garabaya C, Campo E, Freije JM, López-Otín C (junio de 2013). "Análisis funcional de mutaciones de sacarasa-isomaltasa en pacientes con leucemia linfocítica crónica". Human Molecular Genetics . 22 (11): 2273–82. doi : 10.1093/hmg/ddt078 . PMID  23418305.
  9. ^ Berg, JM et al. Bioquímica , 7.ª ed. WH Freeman and Company: Nueva York, 2012.
  10. ^ "SI sacarasa-isomaltasa (α-glucosidasa) [Homo sapiens (humano)] - Gen - NCBI".
  11. ^ Brunner, J.; Hauser, H.; Braun, H.; Wilson, KJ; Wacker, H.; O'Neill, B.; Semenza, G. (1979). "El modo de asociación del complejo enzimático sacarasa-isomaltasa con la membrana del borde en cepillo intestinal" (PDF) . J. Biol. Chem . 254 (6): 1821–8. doi : 10.1016/S0021-9258(17)37729-3 . PMID  422555.
  12. ^ Naim HY, Sterchi EE, Lentze MJ (mayo de 1988). "Biosíntesis del complejo sacarasa-isomaltasa humano. La O-glicosilación diferencial de la subunidad sacarasa se correlaciona con su posición dentro del complejo enzimático". The Journal of Biological Chemistry . 263 (15): 7242–53. doi : 10.1016/S0021-9258(18)68634-X . PMID  3366777.
  13. ^ abc Alfalah M, Keiser M, Leeb T, Zimmer KP, Naim HY (marzo de 2009). "Las mutaciones heterocigotas compuestas afectan el plegamiento y la función de las proteínas en pacientes con deficiencia congénita de sacarasa-isomaltasa". Gastroenterología . 136 (3): 883–92. doi : 10.1053/j.gastro.2008.11.038 . PMID  19121318.
  14. ^ Hunziker W, Spiess M, Semenza G, Lodish HF (julio de 1986). "El complejo sacarasa-isomaltasa: estructura primaria, orientación de la membrana y evolución de una proteína de borde en cepillo intrínseco y pedunculada". Cell . 46 (2): 227–34. doi :10.1016/0092-8674(86)90739-7. PMID  3755079. S2CID  8207969.
  15. ^ abcdefgh Sim L, Willemsma C, Mohan S, Naim HY, Pinto BM, Rose DR (junio de 2010). "Base estructural para la selectividad del sustrato en los dominios N-terminales de la maltasa-glucoamilasa y la sacarasa-isomaltasa humana". The Journal of Biological Chemistry . 285 (23): 17763–70. doi : 10.1074/jbc.M109.078980 . PMC 2878540 . PMID  20356844. 
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  17. ^ Galand G (1989). "Sacarasa-isomaltasa, maltasa-glucoamilasa y trehalasa de la membrana del borde en cepillo en mamíferos. Desarrollo comparativo, efectos de los glucocorticoides, mecanismos moleculares e implicaciones filogenéticas". Comparative Biochemistry and Physiology. B, Comparative Biochemistry . 94 (1): 1–11. doi :10.1016/0305-0491(89)90002-3. PMID  2513162.
  18. ^ Keiser M, Alfalah M, Pröpsting MJ, Castelletti D, Naim HY (mayo de 2006). "El plegamiento, el recambio y la clasificación polarizada alterados actúan en conjunto para definir un nuevo patomecanismo de la deficiencia congénita de sacarasa-isomaltasa". The Journal of Biological Chemistry . 281 (20): 14393–9. doi : 10.1074/jbc.M513631200 . PMID  16543230.
  19. ^ Pröpsting MJ, Kanapin H, Jacob R, Naim HY (junio de 2005). "Un determinante de plegamiento basado en fenilalanina en la sacarasa-isomaltasa intestinal que funciona en el contexto de un mecanismo de control de calidad más allá del retículo endoplásmico". Journal of Cell Science . 118 (Pt 12): 2775–84. doi : 10.1242/jcs.02364 . PMID  15944403.
  20. ^ Pröpsting MJ, Jacob R, Naim HY (mayo de 2003). "Un intercambio de glutamina a prolina en el residuo de aminoácido 1098 en la sacarasa provoca un arresto sensible a la temperatura de la sacarasa-isomaltasa en el retículo endoplásmico y el cis-Golgi". The Journal of Biological Chemistry . 278 (18): 16310–4. doi : 10.1074/jbc.C300093200 . PMID  12624106.

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