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Articulo de referencia

α-glucosidasa

Segmento de la estructura del glucógeno . Maltosa La α-glucosidasa ( EC 3.2.1.20 , (nombre sistemático α- D -glucósido glucohidrolasa ) es una glucosidasa ubicada en el borde en...

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Segmento de la estructura del glucógeno .
Maltosa

La α-glucosidasa ( EC 3.2.1.20 , (nombre sistemático α- D -glucósido glucohidrolasa ) es una glucosidasa ubicada en el borde en cepillo del intestino delgado que actúa sobre enlaces α(1→4): [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

Hidrólisis de residuos terminales no reductores de α- D -glucosa unidos mediante enlaces (1→4) con liberación de D -glucosa

Esto contrasta con la β-glucosidasa EC 3.2.1.21 .

Terminología

GO:0090599, en sentido amplio

La entrada GO:0090599 de Gene Ontology representa el sentido amplio de "alfa-glucosidasa". Se define como "catálisis de la hidrólisis de un residuo de alfa-D-glucosa terminal, no reductor, unido por enlace alfa, con liberación de alfa-D-glucosa". En este sentido, "alfa-glucosidasa" puede abarcar una amplia gama de actividades enzimáticas, que difieren por el enlace de su extremo (1→3, 1→4 o 1→6), la identidad específica de su sustrato (sacarosa, maltosa o almidón), entre otros aspectos. [ 7 ]

CE 3.2.1.20, en sentido estricto

La definición asociada al número 3.2.1.20 de la Comisión de Enzimas es más restrictiva. Requiere que el enlace sea 1→4 y que el sustrato preferido sean oligosacáridos más pequeños (en contraposición a polisacáridos más grandes como el almidón : de lo contrario, se incluiría la alfa-amilasa ). Los genes humanos que producen enzimas con actividades especificadas por este número EC incluyen: [ 8 ]

  • MGAM es la "maltasa-glucoamilasa", que se encuentra en el borde en cepillo del intestino.
  • La GAA es la "alfa-glucosidasa ácida", que se encuentra en el lisosoma .
  • GANC , "alfa-glucosidasa C neutra".

Los sinónimos mencionados por la Comisión incluyen maltasa, glucoinvertasa, glucosidosacarasa, maltasa-glucoamilasa, α-glucopiranosidasa, glucosidoinvertasa, α- D -glucosidasa, α-glucósido hidrolasa, α-1,4-glucosidasa, α- D -glucósido glucohidrolasa . [ 9 ] No se recomiendan estos nombres porque pueden referirse únicamente a una actividad específica de la enzima o a una proteína específica que posee dicha actividad.

Mecanismo

La α-glucosidasa hidroliza los residuos terminales no reductores de α-glucosa unidos mediante enlaces (1→4) para liberar una única molécula de α-glucosa. [ 10 ] La α-glucosidasa es una hidrolasa de carbohidratos que libera α-glucosa en lugar de β-glucosa. Los residuos de β-glucosa pueden ser liberados por la glucoamilasa, una enzima funcionalmente similar. La selectividad de sustrato de la α-glucosidasa se debe a las afinidades de sub-sitio del sitio activo de la enzima. [ 11 ] Dos mecanismos propuestos incluyen un desplazamiento nucleofílico y un intermedio de ion oxocarbenio. [ 11 ]

Ejemplo de una reacción catalizada por α-glucosidasa: maltotriosa + agua → α-glucosa
  • Rhodnius prolixus , un insecto hematófago, forma hemozoína (Hz) durante la digestión de la hemoglobina del huésped. La síntesis de hemozoína depende del sitio de unión al sustrato de la α-glucosidasa. [ 12 ]
  • Se extrajeron y caracterizaron las α-glucosidasas del hígado de trucha. Se demostró que, para una de las α-glucosidasas del hígado de trucha, la actividad máxima de la enzima aumentó un 80 % durante el ejercicio en comparación con una trucha en reposo. Se observó que este cambio se correlacionaba con un aumento de la actividad de la glucógeno fosforilasa hepática. Se propone que la α-glucosidasa en la vía glucosídica desempeña un papel importante al complementar la vía fosforolítica en la respuesta metabólica del hígado a las demandas energéticas del ejercicio. [ 13 ]
  • Se ha demostrado que las α-glucosidasas del intestino delgado de levadura y rata son inhibidas por varios grupos de flavonoides. [ 14 ]

Estructura

α-glucosidasa en complejo con maltosa y NAD+

Las α-glucosidasas se pueden dividir, según su estructura primaria, en dos familias. [ 11 ] El gen que codifica la α-glucosidasa lisosomal humana tiene aproximadamente 20 kb de longitud y su estructura ha sido clonada y confirmada. [ 15 ]

  • Se ha estudiado la α-glucosidasa lisosomal humana para determinar la importancia del Asp-518 y otros residuos cercanos al sitio activo de la enzima. Se observó que la sustitución del Asp-513 por el Glu-513 interfiere con la modificación postraduccional y el transporte intracelular del precursor de la α-glucosidasa. Además, se ha determinado que los residuos Trp-516 y Asp-518 son cruciales para la funcionalidad catalítica de la enzima. [ 16 ]
  • Se ha demostrado que los cambios cinéticos en la α-glucosidasa son inducidos por desnaturalizantes como el cloruro de guanidinio (GdmCl) y las soluciones de SDS. Estos desnaturalizantes provocan pérdida de actividad y cambios conformacionales. La pérdida de actividad enzimática ocurre a concentraciones de desnaturalizante mucho menores que las necesarias para los cambios conformacionales. Esto lleva a la conclusión de que la conformación del sitio activo de la enzima es menos estable que la conformación de la enzima completa en respuesta a los dos desnaturalizantes. [ 17 ]

Relevancia de la enfermedad

  • La glucogenosis tipo II , también conocida como enfermedad de Pompe , es un trastorno caracterizado por una deficiencia de α-glucosidasa. En 2006, el fármaco alglucosidasa alfa se convirtió en el primer tratamiento disponible para la enfermedad de Pompe y actúa como análogo de la α-glucosidasa. [ 18 ] Estudios posteriores sobre la alglucosidasa alfa revelaron que los iminoazúcares inhiben la enzima. Se descubrió que una molécula de compuesto se une a una sola molécula de enzima. Se demostró que la 1-deoxinojirimicina (DNJ) se unía con mayor afinidad a los azúcares probados y bloqueaba casi por completo el sitio activo de la enzima. Estos estudios ampliaron el conocimiento sobre el mecanismo por el cual la α-glucosidasa se une a los iminoazúcares. [ 19 ]
  • Diabetes : La acarbosa , un inhibidor de la α-glucosidasa , inhibe de forma competitiva y reversible la α-glucosidasa en los intestinos. Esta inhibición reduce la tasa de absorción de glucosa mediante una digestión retardada de los carbohidratos y un tiempo de digestión prolongado. La acarbosa podría prevenir el desarrollo de síntomas diabéticos. [ 20 ] Por lo tanto, los inhibidores de la α-glucosidasa (como la acarbosa) se utilizan como fármacos antidiabéticos en combinación con otros fármacos antidiabéticos. Se ha descubierto que la luteolina es un potente inhibidor de la α-glucosidasa. Este compuesto puede inhibir la enzima hasta en un 36% con una concentración de 0,5 mg/ml. [ 21 ] A partir de 2016, esta sustancia se está probando en ratas, ratones y cultivos celulares. Se ha demostrado que los análogos de flavonoides tienen actividad inhibidora. [ 22 ]
  • Azoospermia : El diagnóstico de azoospermia puede verse facilitado por la medición de la actividad de la α-glucosidasa en el plasma seminal. La actividad en el plasma seminal se corresponde con la funcionalidad del epidídimo. [ 23 ]
  • Agentes antivirales: Muchos virus animales poseen una envoltura externa compuesta de glicoproteínas virales. Estas suelen ser necesarias para el ciclo de vida viral y utilizan la maquinaria celular para su síntesis. Los inhibidores de la α-glucosidasa demuestran que esta enzima participa en la vía de los N- glicanos en virus como el VIH y el virus de la hepatitis B humana (VHB). La inhibición de la α-glucosidasa puede prevenir la fusión del VIH y la secreción del VHB. [ 24 ]

Véase también

Otras glucosidasas:

Referencias

  1. ↑ alfa-glucosidasas en los encabezamientos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
  2. ↑ Bruni, CB; Sica, V.; Auricchio, F.; Covelli, I. (1970). "Caracterización cinética y estructural adicional de la α-D-glucósido glucohidrolasa lisosomal del hígado de ganado vacuno". Biochim. Biophys. Acta . 212 (3): 470– 477. doi : 10.1016/0005-2744(70)90253-6 . PMID 5466143 . 
  3. ↑ Flanagan, PR; Forstner, GG (1978). "Purificación de la maltasa/glucoamilasa intestinal de rata y su disociación anómala por calor o por pH bajo" . Biochem . J. 173 ( 2): 553– 563. doi : 10.1042/bj1730553 . PMC 1185809. PMID 29602 .  
  4. ↑ Larner, J.; Lardy, H.; Myrback, K. (1960). "Otras glucosidasas". En Boyer, PD (ed.). Las enzimas . Vol. 4 (2.ª ed.). Nueva York: Academic Press. págs. 369–378 .   
  5. ↑ Sivikami, S.; Radhakrishnan, AN (1973). "Purificación de la glucoamilasa intestinal de conejo mediante cromatografía de afinidad en Sephadex G-200". Indian J. Biochem. Biophys . 10 (4): 283– 284. PMID 4792946 . 
  6. ^ Sørensen, SH; Norén, O.; Sjöström, H.; Danielsen, EM (1982). "Maltasa / glucoamilasa de microvellosidades intestinales anfifílicas de cerdo. Estructura y especificidad". euros. J. Bioquímica . 126 (3): 559– 568. doi : 10.1111/j.1432-1033.1982.tb06817.x . PMID 6814909 . 
  7. ↑ "Actividad alfa-glucosidasa Término de ontología genética (GO:0090599)" . www.informatics.jax.org .Ver: Definición, Vista de árbol GO.
  8. ↑"ENZYME - 3.2.1.20 alpha-glucosidase". enzyme.expasy.org. Group of enzymes whose specificity is directed mainly toward the exohydrolysis of 1,4-alpha-glucosidic linkages, and that hydrolyze oligosaccharides rapidly, relative to polysaccharides, which are hydrolyzed relatively slowly, or not at all.
  9. ↑"ExplorEnz: EC 3.2.1.20". www.enzyme-database.org.
  10. ↑"EC 3.2.1.20". ExPASy. Retrieved 1 March 2012.
  11. 123Chiba S (August 1997). "Molecular mechanism in α-glucosidase and glucoamylase". Biosci. Biotechnol. Biochem. 61 (8): 1233–9. doi:10.1271/bbb.61.1233. PMID 9301101.
  12. ↑Mury FB, da Silva JR, Ferreira LS, et al. (2009). "α-Glucosidase promotes hemozoin formation in a blood-sucking bug: an evolutionary history". PLOS ONE. 4 (9) e6966. Bibcode:2009PLoSO...4.6966M. doi:10.1371/journal.pone.0006966. PMC 2734994. PMID 19742319.
  13. ↑Mehrani H, Storey KB (October 1993). "Characterization of α-glucosidases from rainbow trout liver". Arch. Biochem. Biophys. 306 (1): 188–94. doi:10.1006/abbi.1993.1499. PMID 8215402.
  14. ↑Tadera K, Minami Y, Takamatsu K, Matsuoka T (April 2006). "Inhibition of α-glucosidase and α-amylase by flavonoids". J. Nutr. Sci. Vitaminol. 52 (2): 149–53. doi:10.3177/jnsv.52.149. PMID 16802696.
  15. ↑Hoefsloot L; M Hoogeveen-Westerveld; A J Reuser; B A Oostra (1 December 1990). "Characterization of the human lysosomal α-glucosidase gene". Biochem. J. 272 (2): 493–497. doi:10.1042/bj2720493. PMC 1149727. PMID 2268276.
  16. ↑ Hermans, Monique; Marian Kroos; Jos Van Beeumen; Ben Oostra; Arnold Reuser (25 de julio de 1991). "Caracterización del sitio catalítico de la α-glucosidasa lisosomal humana" . The Journal of Biological Chemistry . 21. 266 (21): 13507– 13512. doi : 10.1016/S0021-9258(18)92727-4 . Consultado el 1 de marzo de 2012 .
  17. ↑ Wu XQ, Xu H, Yue H, Liu KQ, Wang XY (diciembre de 2009). "Cinética de inhibición y agregación de α-glucosidasa por diferentes desnaturalizantes". Protein J. 28 ( 9–10 ) : 448–56 . doi : 10.1007/s10930-009-9213-0 . PMID 19921411. S2CID 36546023 .  
  18. ↑ "La FDA aprueba el primer tratamiento para la enfermedad de Pompe" . Comunicado de prensa de la FDA . FDA. Archivado del original el 10 de julio de 2009. Consultado el 1 de marzo de 2012 .
  19. ↑ Yoshimizu, M.; Tajima, Y; Matsuzawa, F; Aikawa, S; Iwamoto, K; Kobayashi, T; Edmunds, T; Fujishima, K; Tsuji, D; Itoh, K; Ikekita, M; Kawashima, I; Sugawara, K; Ohyanagi, N; Suzuki, T; Togawa, T; Ohno, K; Sakuraba, H (mayo de 2008). "Parámetros de unión y termodinámica de la interacción de iminoazúcares con una α-glucosidasa ácida humana recombinante (alglucosidasa alfa): perspectivas sobre el mecanismo de formación del complejo". Clin Chim Acta . 391 ( 1– 2): 68– 73. doi : 10.1016/j.cca.2008.02.014 . PMID 18328816 . 
  20. ↑ Bischoff H (agosto de 1995). "El mecanismo de inhibición de la α-glucosidasa en el tratamiento de la diabetes". Clin Invest Med . 18 (4): 303–11 . PMID 8549017 . 
  21. ↑ Kim JS, Kwon CS, Son KH (noviembre de 2000). "Inhibición de la α-glucosidasa y la amilasa por la luteolina, un flavonoide" . Biosci . Biotechnol. Biochem . 64 (11): 2458– 61. doi : 10.1271/bbb.64.2458 . PMID 11193416. S2CID 5757649 .  
  22. ↑ Zhen, et al. (noviembre de 2017). "Síntesis de nuevos alcaloides flavonoides como inhibidores de la α-glucosidasa". Bioorganic & Medicinal Chemistry . 25 (20): 5355– 64. doi : 10.1016/j.bmc.2017.07.055 . PMID 28797772 .  
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