La β-fructofuranosidasa es una enzima que cataliza la hidrólisis (descomposición) de la sacarosa, un azúcar de mesa , en fructosa y glucosa . [1] [2] Los nombres alternativos para la β-fructofuranosidasa EC 3.2.1.26 incluyen invertasa , sacarasa , glucosucrasa , β-fructosidasa , invertina , fructosilinvertasa , invertasa alcalina e invertasa ácida . La mezcla resultante de fructosa y glucosa se denomina jarabe de azúcar invertido . Las sacarasas están relacionadas con las invertasas. Las invertasas y las 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 OC(fructosa), mientras que las sacarasas escinden el enlace OC(glucosa). [3] La invertasa escinde el enlace α-1,2-glicosídico de la sacarosa.
Para uso industrial, la invertasa se deriva generalmente de la levadura . También la sintetizan las abejas, que la utilizan para elaborar miel a partir del néctar. La temperatura óptima es de 60 °C y el pH óptimo es de 4,5. El azúcar se puede invertir con ácido sulfúrico , pero no es adecuado para productos de calidad alimentaria y se prefiere la hidrólisis enzimática. [3]
La invertasa es producida por diversos 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.
La invertasa se utiliza para producir jarabe de azúcar invertido .
La invertasa es cara, por lo que puede ser preferible producir fructosa a partir de glucosa utilizando glucosa isomerasa . Los caramelos cubiertos de chocolate, otros licores y los caramelos fondant incluyen invertasa, que licúa el azúcar. [4]
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. [5]
La invertasa cataliza la división de la sacarosa en sus dos monosacáridos, glucosa y fructosa. [6] Esta invertasa específica (β-fructofuranosidasa) divide la molécula desde su extremo de fructosa, lo que da lugar a los dos monosacáridos. Para ello, añade un ion hidrógeno al átomo glicosídico mediante un catión imidazolio. A partir de ahí, se dejará un ion carbonio intermedio inestable debido a la salida de un grupo alcohol. Por último, el átomo de oxígeno nucleófilo del alcohol o el agua atacará al catión C-2, lo 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. [7]
Como se mencionó anteriormente, la invertasa se encuentra comúnmente en la levadura de panadería. Una de las principales razones por las que los panaderos usan 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 es posible debido a la presencia de invertasa, ya que la glucosa y la fructosa son más dulces que la sacarosa. [8] Al observar la invertasa en diferentes especies de levaduras, se ha sabido que es más activa en algunas que en otras. La levadura en la que la invertasa es más activa es la levadura que usan los panaderos debido a sus niveles más altos de dulzura. [ cita requerida ]
Continuando con el estudio de la invertasa a través de Saccharomyces , se puede observar que tiene una estructura única; esa estructura es una estructura cuaternaria octamérica. Dentro de la estructura cuaternaria octamérica, se pueden ver dos tipos de dimerización que, a su vez, forman la estructura del octámero. La dimerización es un aspecto importante del plegamiento de proteínas debido a que aumenta la afinidad de unión del sustrato. La estructura cristalina muestra que la invertasa está formada por ocho subunidades. La forma del octámero está formada por dos tipos diferentes de dímeros, un dímero de "disposición 'cerrada'" y un dímero de "ensamblaje 'abierto'". Cada uno de estos tipos tiene dos subunidades ubicadas una frente a la otra en la estructura. Los dímeros de "disposición 'cerrada'" tienen catorce de los 32 enlaces de hidrógeno realizados entre el dominio catalítico, lo que crea un bolsillo más estrecho para el ligando; a su vez, esto lo hace más estable. En cambio, 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. Al estar las interacciones más débiles en el “ensamblaje abierto”, se produce una mayor inestabilidad que da como resultado una temperatura de desnaturalización 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. [9]
Si bien el enfoque se ha centrado en la invertasa en Saccharomyces , uno de los sitios activos conocidos está en la invertasa en Bifidobacterium longum y se encuentra dentro del dominio de la hélice β . El dominio de la hélice β es el interior del embudo creado por cinco láminas. Algunos aminoácidos a destacar son Asp-54 y Glu-235, que están en la primera hebra de las láminas 1 y 4, junto con Asn-53, Gln-70, Trp-78, Ser-114, Arg-180 y Asp-181 en el anillo de fructofuranósido. [10]
