Las glucanasas son enzimas que descomponen polisacáridos grandes mediante hidrólisis . El producto de la reacción de hidrólisis se denomina glucano , un polisacárido lineal formado por hasta 1200 monómeros de glucosa , unidos mediante enlaces glucosídicos. [1] Los glucanos son abundantes en las paredes celulares del endospermo de cereales como la cebada , el centeno , el sorgo , el arroz y el trigo . [1] Las glucanasas también se denominan liquenasas , hidrolasas , glicosidasas , glicosil hidrolasas y/o laminarinasas . [1] Muchos tipos de glucanasas comparten secuencias de aminoácidos similares pero sustratos muy diferentes. [1] De las endoglucanasas conocidas, la 1,3-1,4-β-glucanasa se considera la más activa. [1]
Las estructuras secundarias y terciarias de las β-glucanasas implican el apilamiento de múltiples láminas β, cada una de las cuales está formada por varias hebras antiparalelas que se doblan y forman una hendidura que cruza el sitio activo de la enzima. [1] Este tipo de estructura se ha denominado " pliegue de rollo de gelatina ".
La formación funcional del complejo enzima-sustrato está determinada por el mecanismo de ajuste inducido. [1]
La función principal de la glucanasa es catalizar la hidrólisis de los enlaces glucosídicos en los polisacáridos. Esta función no es muy específica y las enzimas distinguen entre sustratos principalmente por los tipos de enlaces presentes y la configuración α o β. [3]
En 1953, el Dr. DE Koshland propuso un mecanismo de doble desplazamiento para esta acción enzimática. [4] El primer paso de su mecanismo propuesto es un paso limitante de la velocidad independiente de la concentración del sustrato e involucra un nucleófilo de aminoácido y un catalizador ácido/base. [4] En este paso, el nucleófilo, con la ayuda del residuo ácido, desplaza el aglicón y forma un intermediario covalente de glicosil-enzima. [4] [1] El segundo paso involucra una molécula de agua, asistida por la base conjugada del catalizador ácido, que libera el azúcar mientras retiene una configuración anomérica de la molécula. [1]
Las glucanasas también pueden catalizar la transglicosilación, lo que da como resultado nuevos enlaces β-glicosídicos entre los sacáridos donantes y aceptores. [1] Esta reacción, que tiene la misma región y estereoespecificidad que la reacción de hidrólisis, implica la reversión directa de la hidrólisis (conocida como condensación ) o el control cinético de un sustrato donante de glicosilo. [1]
Bacterias como Escherichia coli y Bacillus spp. producen 1,3-1,4-β-glucanasas para degradar y utilizar polisacáridos de su entorno como fuente de energía. [1] Estas glucanasas bacterianas son un ejemplo de evolución convergente, ya que comparten similitud o relación con la estructura primaria , secundaria o terciaria de las glucanasas vegetales . [1] También se ha descubierto que las glucanasas son secretadas por hongos como Trichoderma harzianum , Saccharomyces cerevisiae y los hongos anaeróbicos Orpinomyces y Neocallimastigomycota , que se encuentran en los tractos digestivos de los herbívoros . [1] [5] [6] T. harzianum también se utiliza como fungicida , lo que está relacionado con la capacidad de sus β-gluanasas para hidrolizar hongos fitopatógenos a través de un ataque micoparasitario . [6]
Las 1,3-1,4-β-glucanasas de la cebada se inactivan por calor durante el malteado, lo que puede provocar la acumulación de glucanos de alto peso molecular que, a su vez, dan lugar a una reducción del rendimiento del extracto, tasas de filtración más bajas e incluso precipitados gelatinosos en el producto final. Como solución, se añaden 1,3-1,4-β-glucanasas bacterianas resistentes al calor. [1]
Se utiliza en prácticas enológicas durante el proceso de envejecimiento del vino, en particular cuando se cría sobre lías con microoxigenación. La enzima ayuda a la autólisis de las células de levadura para liberar polisacáridos y manoproteínas, lo que se cree que ayuda al color y la textura del vino.
En la producción de alimentos para pollos de engorde y lechones, se ha descubierto que las β-glucanasas mejoran la digestibilidad de las dietas a base de cebada. [1]
