所述脂肪酶构成一大家族能够催化酯键的水解的酶存在于基材如甘油三酯,磷脂,胆甾醇酯和一些维生素。
它们几乎存在于所有生命的王国中,既存在于细菌和酵母等微生物中,也存在于动植物中。在每种类型的生物中,这些酶具有使其彼此区别的特殊特性和特征。
脂肪酶分子结构的图形表示(来源:Jawahar Swaminathan和欧洲生物信息学研究所的MSD员工通过Wikimedia Commons)
根据分类的类型,可以在“真正的”脂肪酶(也称为三酰基甘油脂肪酶)和其他具有类似脂肪分解活性的酶(例如磷脂酶,固醇酯酶和视黄基棕榈酸酯酶)之间进行区分。
关于脂肪酶序列的第一个公开报告是De Caro等人的论文,1981年,他研究了来自猪的胰腺三酰基甘油脂肪酶。后来的研究表明,活生物体中还存在许多其他全身性脂肪酶。
动物中最重要的脂肪酶是胰腺和肝脏产生的消化脂肪酶,它们定期参与饮食中消耗的脂肪的代谢,因此从各种观点来看都具有重要的生理意义。
目前,不仅针对临床和/或代谢目的对这些酶进行研究,而且还出于工业目的将其工业化生产以加工食品和其他产品,并且可以从特殊微生物的培养中获得。
特点
脂肪酶是水溶性蛋白质,可催化不溶性底物上的水解反应。在自然界中发现它们的形式是它们的活性形式和非活性形式之间的平衡,并且激活或失活取决于不同的内部细胞因子。
它们属于具有α/β折叠的水解酶的超家族,其中酯酶,硫酯酶,某些蛋白酶和过氧化物酶,脱卤酶和其他细胞内水解酶也被分类。
脂肪酶由属于一个家族的基因编码,该家族包括编码胰腺脂肪酶,肝脂肪酶,脂蛋白脂肪酶,内皮脂肪酶和磷脂酰丝氨酸磷脂酶A1的基因。
催化机理
一些作者提出,这些酶具有的催化形式类似于丝氨酸蛋白酶,这与活性位点中三个特殊氨基酸残基的存在有关。
水解机理包括形成酶-底物复合物(脂肪酶:甘油三酸酯),随后形成半缩醛中间体,然后释放二酰基甘油酯和脂肪酸。
水解的最后一步,即从活性位点释放脂肪酸,是通过称为“催化”模型的模式进行的,这意味着在酯键断裂或断裂后,脂肪酸会从该位点迅速排出。催化。
底物特异性
脂肪酶可以是特异性的,并且可以在底物如甘油三酸酯,二酰基甘油酯,甘油单酸酯和磷脂之间进行区分。其中一些在脂肪酸方面是特定的,即在它们的长度,饱和度等方面。
就它们催化水解的区域而言,它们也可以是选择性的,这意味着它们相对于脂肪酸分子与甘油主链结合的位点(三个碳原子中的任何一个)具有位置特异性。
结构体
像它们所属于的酶家族的其他成员一样,脂肪酶的特征是由α-螺旋和β-折叠片组成的拓扑结构。这些酶的催化位点通常由三联体氨基酸组成:丝氨酸,天冬氨酸或谷氨酸和组氨酸。
大多数脂肪酶是糖蛋白,根据碳水化合物部分的大小,其分子量在50至70 kDa之间。
人胰脂肪酶
它有449个氨基酸残基和两个独立的结构域:一个N末端(发现催化位点和水解酶的特征折叠(α/β)),另一个C末端,大小较小,被认为是“辅助的”,带有一个结构称为“β-三明治”。
它的分子量在45至53 kDa之间,在接近37°C的温度和6至10的pH值下,其催化活性更高。
特征
例如,取决于在哺乳动物中发现它们的器官,脂肪酶具有一些不同的生理功能。
如前所述,在胰腺,肝脏,卵巢和肾上腺(在肾脏中)以及内皮组织中存在特定的脂肪酶。
肝脂肪酶负责脂蛋白颗粒的代谢,脂蛋白颗粒是由脂质和蛋白质形成的复合物,主要在甘油三酸酯和胆固醇在器官和组织之间的运输中起作用。
具体而言,脂肪酶参与脂蛋白中所含甘油三酸酯分子的脂肪酸水解或释放。使用这些分子作为其他化合物合成中的前体,从这些分子中提取能量或回收它们是必需的。
内皮脂肪酶存在于肝,肺,甲状腺和生殖器官中,其基因表达受不同细胞因子的调节。这些酶也参与脂蛋白代谢。
工业功能
在乳制品生产行业中,通常使用脂肪酶来水解牛奶中存在的脂肪,这直接影响奶酪,奶油和其他乳制品中风味的“增强”。
它们还用于制造其他食品,特别是在发酵过程中,以改善某些工业制备食品的味道和“易消化性”。
在食品工业之外,使用微生物来源的脂肪酶已广泛用于洗涤剂和一般清洁剂的配方中,从而减少了常规清洁产品中大量化学负荷对环境的有害影响。
参考文献
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