إنزيم نفاذية اللاكتوز

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

إنزيم نفاذية اللاكتوز هو بروتين غشائي ينتمي إلى عائلة البروتينات الناقلة الرئيسية . يُصنف هذا الإنزيم كناقل مشترك ، حيث يستخدم تدرج تركيز البروتونات باتجاه الخلية لنقل جزيئات بيتا-جالاكتوزيد، مثل اللاكتوز، في نفس الاتجاه إلى داخل الخلية.

يحتوي البروتين على اثني عشر حلزونًا ألفا عابرًا للغشاء ، ويبلغ وزنه الجزيئي 45000 دالتون. [ 2 ] يتميز بتناظر داخلي ثنائي الطي، حيث ترتبط الحلزونات الستة الطرفية N بالحلزونات الطرفية C. يُشفّر هذا البروتين بواسطة جين lacY في أوبيرون اللاكتوز . يُعد جين LacY أحد مكونات أوبيرون اللاكتوز، وهو يُشفّر إنزيم نفاذية اللاكتوز، وهو بروتين مسؤول عن تكسير اللاكتوز إلى جلوكوز وجالاكتوز، إلى جانب إنزيمات ناقلة الأسيتيل وبيتا جالاكتوزيداز. يؤدي غياب إنزيم نفاذية اللاكتوز إلى عدم قدرة اللاكتوز على دخول الخلية لاستكمال العمليات الأيضية. لذلك، يلعب إنزيم نفاذية اللاكتوز دورًا حاسمًا في استخدام اللاكتوز كمصدر للطاقة. LacY هو بروتين مسؤول عن نقل اللاكتوز عبر الغشاء في بكتيريا الإشريكية القولونية. يتميز بروتين LacY ببنية مرنة تتكون من 12 حلزونًا عبر الغشاء. يتميز نطاقا الطرفين الأميني والكربوكسيلي بتناظرهما، مما يشير إلى أصلهما الجيني المشترك. يقع موقع ارتباط الركيزة في نطاق الطرف الأميني، حيث تلعب بقايا الأحماض الأمينية مثل Trp151 وArg144 أدوارًا مهمة في ارتباط السكر. [ 3 ] أما نطاق الطرف الكربوكسيلي، فيتفاعل بشكل أقل مع TDG، لكن بقايا الأحماض الأمينية مثل Lys358 وAsp237 تساهم في ارتباطه. يؤدي الربط المتقاطع بالثيول إلى التقليل من تقدير المسافات، خاصةً على الجانب السيتوبلازمي، نظرًا لتقلبات الجزيء بين التكوينات المواجهة للداخل والخارج. [ 4 ]

يقع السكر في النواة المحبة للماء للبروتين، والتي يمكن الوصول إليها من الفراغ المحيط بالبلازما. [ 2 ] عند الارتباط، يحدث تغيير بنيوي كبير يجعل موقع ارتباط السكر متاحًا من السيتوبلازم. توجه بقايا الجلوتامين في الموضعين 241 و359 السكر نحو فينيل ألانين 27، مما يؤدي إلى وصول الركيزة إلى جلوتامين 126 حيث يتم تثبيتها بإحكام. تساعد الأحماض الأمينية الموضوعة بعناية الركيزة على تجاوز حاجز الطاقة الذي يبلغ حوالي 20 كيلوجول/مول. [ 5 ]

تم حل التركيب البلوري بالأشعة السينية لأول مرة في عام 2003 بواسطة ج . أبرامسون وآخرون [ 6 ]

آلية "الولايات الست"

تُشير الآلية المعروفة باسم "الآلية السداسية" إلى ستة أشكال وظيفية أو حالات متميزة تُشارك في عملية النقل المشترك لبروتين ناقل اللاكتوز. في الحالة 1/4، يتخذ بروتين LacY شكلاً متجهًا للخارج/للداخل على التوالي. بعد ذلك، ومن خلال الارتباط السريع بأيون الهيدروجين، ينتقل إلى الحالة 2. خلال الحالة 3، يلتقط الناقل المشترك جزيء لاكتوز مع الحفاظ على شكله المتجه للخارج. أما الحالتان 5/6 فتحدثان بعد انفصال اللاكتوز عن البروتون. [ 7 ]

ترتبط أيونات الهيدرونيوم من خارج الخلية بمجموعة الكربوكسيل على الإنزيم، مما يسمح له بتغيير بنيته. يستطيع هذا الشكل من إنزيم ناقل اللاكتوز الارتباط باللاكتوز من خارج الخلية. ثم ينقلب الإنزيم، فيتم نقل اللاكتوز إلى داخل الخلية.

مراجع

  1. ↑ شابتال، ف.، كوون، س.، ساوايا، م. ر.، غوان، ل.، كاباك، هـ. ر.، أبرامسون، ج. (يونيو 2011). "البنية البلورية لإنزيم نفاذية اللاكتوز المرتبط بمثبط تقاربي تُقدم رؤية فريدة حول التعرف على السكريات" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 108 (23): 9361-9366 . Bibcode : 2011PNAS..108.9361C . doi : 10.1073/pnas.1105687108 . PMC 3111295. PMID 21593407 .  
  2. 1 2 هاميس جي جي (2005). التحليل الطيفي للعلوم البيولوجية . هوبوكين، نيوجيرسي: وايلي إنترساينس. ص. 140. ردمك  978-0-471-71344-9.
  3. ↑ ماكار إيه بي، ماكمارتن كي إي، باليس إم، تيفلي تي آر (يونيو 1975). "تحليل الفورمات في سوائل الجسم: تطبيق في حالات التسمم بالميثانول". الطب الكيميائي الحيوي . 13 (2): 117-126 . doi : 10.1016/0006-2944(75)90147-7 . PMID 1 . 
  4. ↑ أبرامسون ج، سميرنوفا إ، كاشو ف، فيرنر ج، إيواتا س، كاباك هـ ر (نوفمبر 2003). "إنزيم نفاذية اللاكتوز في الإشريكية القولونية: البنية العامة، وموقع ارتباط السكر، ونموذج الوصول المتناوب للنقل". رسائل FEBS . 555 (1): 96-101 . doi : 10.1016/S0014-5793(03)01087-1 . PMID 14630326. S2CID 22156974 .  
  5. ↑ كيمانيوس د، ليندال إي، أندرسون م (سبتمبر 2018). "ديناميكيات الامتصاص في ناقل بروتين غشاء اللاكتوز بيرميز (LacY)" . التقارير العلمية . 8 (1): 14324. Bibcode : 2018NatSR...814324K . doi : 10.1038/s41598-018-32624-7 . PMC 6156506. PMID 30254312 .  
  6. ^ أبرامسون جي، سميرنوفا الأول، كاشو الخامس، فيرنر جي، كاباك إتش آر، إيواتا إس (أغسطس 2003). "بنية وآلية نفاذ اللاكتوز في الإشريكية القولونية". علوم . 301 (5633): 610–615 . بيب كود : 2003Sci...301..610A . دوى : 10.1126/science.1088196 . بميد 12893935 . S2CID 36908983 .  
  7. ↑ صن هـ (2022-02-04). "خصائص التوازن لنقل اللاكتوز المتزامن في بكتيريا الإشريكية القولونية - نهج نموذج المشي العشوائي" . PLOS ONE . 17 (2) e0263286. arXiv : 2106.06919 . Bibcode : 2022PLoSO..1763286S . doi : 10.1371/ journal.pone.0263286 . PMC 8815909. PMID 35120164 .