Hispanopedia WikiLa enzima trehalasa es una glicósido hidrolasa , producida por las células del borde en cepillo del intestino delgado, que cataliza la conversión de trehalosa en glucosa . [2] [3] [4] [5] Se encuentra en la mayoría de los animales.
El disacárido no reductor trehalosa (α-D-glucopiranosil-1,1-α-D-glucopiranósido) es uno de los carbohidratos de almacenamiento más importantes y es producido por casi todas las formas de vida excepto los mamíferos. El disacárido es hidrolizado en dos moléculas de glucosa por la enzima trehalasa. Hay dos tipos de trehalasas que se encuentran en Saccharomyces cerevisiae , a saber, la trehalasa neutra (NT) y la trehalasa ácida (AT) clasificadas según su pH óptimo [4]. La NT tiene un pH óptimo de 7,0, mientras que el de la AT es de 4,5.
Recientemente se ha informado que más del 90% de la actividad total de AT en S. cerevisiae es extracelular y escinde la trehalosa extracelular en glucosa en el espacio periplásmico.
Hidrólisis de trehalosa
Una molécula de trehalosa se hidroliza a dos moléculas de glucosa por la enzima trehalasa. La hidrólisis enzimática de la trehalosa fue observada por primera vez en Aspergillus niger por Bourquelot en 1893. Fischer informó de esta reacción en S. cerevisiae en 1895. Desde entonces, la enzima hidrolizante de trehalosa, trehalasa (α, α-trehalosa-1-C-glucohidrolasa, EC 3.2.1.28) ha sido reportada en muchos otros organismos, incluyendo plantas y animales. [6] Aunque no se sabe que los mamíferos produzcan trehalosa, se ha encontrado que la enzima trehalasa está presente en la membrana del borde en cepillo del riñón y en las membranas de las vellosidades intestinales. En el intestino, la función de esta enzima es hidrolizar la trehalosa ingerida. Las personas con un defecto en su trehalasa intestinal tienen diarrea cuando comen alimentos con alto contenido de trehalosa, como los hongos. [6] La hidrólisis de trehalosa por la enzima trehalasa es un proceso fisiológico importante para varios organismos, como la germinación de esporas de hongos, el vuelo de insectos y la reanudación del crecimiento en células en reposo. [6]
Trehalasa bacteriana
Se ha informado que la trehalosa está presente como un carbohidrato de almacenamiento en Pseudomonas , Bacillus , Rhizobium y en varios actinomicetos y puede ser parcialmente responsable de sus propiedades de resistencia. La mayoría de las enzimas trehalasas aisladas de bacterias tienen un pH óptimo de 6,5 a 7,5. La enzima trehalasa de Mycobacterium smegmatis es una proteína unida a la membrana. La trehalasa periplásmica de Escherichia coli K12 se induce por crecimiento a alta osmolaridad . La hidrólisis de trehalosa en glucosa tiene lugar en el periplasma , y luego la glucosa se transporta a la célula bacteriana. También se ha informado de otra trehalasa citoplasmática de E. coli . El gen, que codifica esta trehalasa citoplasmática, exhibe alta homología con la trehalasa periplásmica.
La trehalasa en las plantas
En el reino vegetal, aunque se ha informado de trehalosa en varias pteridofitas, incluidas Selaginella lepidophylla y Botrychium lunaria ; el azúcar es raro en plantas vasculares y solo se ha informado en frutos en maduración de varios miembros de Apiaceae y en las hojas de la angiosperma tolerante a la desecación Myrothamnus flabellifolius . Pero, la enzima trehalasa es ubicua en las plantas. Es desconcertante que la trehalasa esté presente en plantas superiores, aunque su sustrato esté ausente. No se ha demostrado un papel claro para la actividad de la trehalosa en las plantas. Sin embargo, la trehalosa inhibe la síntesis de su precursor, la trehalosa 6-fosfato, un regulador del metabolismo de las plantas; [7] por lo tanto, puede ser necesaria su eliminación. [8] Se ha sugerido que las trehalasas podrían desempeñar un papel en los mecanismos de defensa o la enzima podría desempeñar un papel en la degradación de la trehalosa derivada de microorganismos asociados a las plantas.
Trehalasa fúngica
Se han descrito dos trehalasas distintas en S. cerevisiae . Una está regulada por la fosforilación dependiente de AMPc y se localiza en el citosol. La segunda actividad de trehalasa se encuentra en las vacuolas. Se determinó que el pH óptimo de la trehalasa citosólica es aproximadamente 7,0 y, por lo tanto, se la denomina "trehalasa neutra" (NT); mientras que la trehalasa vacuolar es más activa a pH 4,5 y, en consecuencia, se la denomina "trehalasa ácida" (AT). Estas enzimas están codificadas por dos genes diferentes: NTH1 y ATH1 respectivamente.
Trehalasa neutra
La enzima trehalasa citosólica, NT, ha sido purificada y caracterizada extensamente a partir de S. cerevisiae . En geles no desnaturalizantes, esta proteína enzimática exhibió una masa molecular de 160 kDa, mientras que en la electroforesis en gel de poliacrilamida con dodecil sulfato de sodio ( SDS-PAGE ) mostró una masa de 80 kDa. Esta enzima hidrolasa es específica para la trehalosa. Se ha informado que la Km de NT es de 5,7 mM. El gen responsable de la actividad de trehalasa en S. cerevisiae es NTH1. Este gen tiene un marco de lectura abierto de 2079 pares de bases (pb), codificando una proteína de 693 aminoácidos, correspondiente a una masa molecular de 79569 Da.
La actividad de la NT está regulada por la fosforilación-desfosforilación de proteínas. La fosforilación con la proteína quinasa dependiente de AMPc activa la NT. La desfosforilación de la enzima fosforilada purificada por la fosfatasa alcalina causó una inactivación casi completa de la actividad enzimática; pero se pudo observar una recuperación de la actividad enzimática por refosforilación durante la incubación con ATP y proteína quinasa. La actividad de la NT en extractos crudos se ve potenciada por los policationes, mientras que la actividad de la NT fosforilada purificada se ve inhibida por ellos. Se descubrió que la activación de los extractos crudos se debía a la eliminación de polifosfatos, los cuales inhiben la actividad de la NT.
Trehalasa ácida
El peso molecular de AT se encontró en 218 kDa por cromatografía de filtración en gel . AT es una glicoproteína . Tiene un 86% de contenido de carbohidratos. Se ha informado que la maduración de AT es un proceso gradual que comienza con una proteína de 41 kDa libre de carbohidratos; esta forma luego se glicosila en el núcleo en el retículo endoplasmático para formar una glicol-proteína de 76 kDa. En los cuerpos de Golgi, la proteína se glicosila aún más produciendo una forma de 180 kDa, que finalmente alcanza una madurez en vacuolas, donde su peso molecular llega a ser de alrededor de 220 kDa. La fracción de proteína libre de carbohidratos de 41 kDa de la enzima se obtuvo por tratamiento con Endoglicosidasa H de AT purificada, resultante después de la electroforesis en gel de dodecil sulfato de sodio27. AT exhibió una Km aparente para trehalosa de aproximadamente 4,7 mM a pH 4,5. El gen responsable de la actividad de AT en S. cerevisiae es ATH1.
Se ha informado que Ath1p, es decir AT, es necesario para que S. cerevisiae utilice trehalosa extracelular como fuente de carbono16. El mutante de deleción ATH1 de la levadura no pudo crecer en el medio con trehalosa como fuente de carbono.
Los investigadores han sugerido que la AT se mueve desde su sitio de síntesis al espacio periplásmico, donde se une a la trehalosa exógena para internalizarla e hidrolizarla en las vacuolas. Recientemente se ha demostrado que más del 90% de la actividad de la AT en S. cerevisiae es extracelular y la hidrólisis de la trehalosa en glucosa tiene lugar en el espacio periplásmico. Anteriormente, se informó que una proteína altamente glicosilada, gp37, que es el producto del gen YGP1, se copurificaba con la actividad de la AT. También se informó que la actividad de la invertasa se copurificaba con la actividad de la AT. Se pensó que la asociación física de la AT con estas dos proteínas era suficiente para que la AT fuera secretada por las vías de secreción de la invertasa y la gp37 en ausencia de cualquier señal de secreción conocida para Ath1p.
En una cepa de Candida utils , también se informó de una trehalasa reguladora y una no reguladora. Se informó que estas dos enzimas se podían distinguir por su peso molecular, comportamiento en cromatografía de intercambio iónico y propiedades cinéticas. La trehalasa reguladora parecía ser una enzima citoplasmática y la enzima no reguladora se detectó principalmente en vacuolas. Pero, en un informe más reciente, se demostró que una cepa de C. utils carecía de cualquier actividad AT detectable, pero solo contenía actividad NT. La actividad AT no fue detectable en esta cepa, aunque se demostró que la cepa utiliza trehalosa extracelular como fuente de carbono.
Referencias
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