تريهاليز
| تريهاليز (جليكوبروتين غشاء حافة الفرشاة) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
 تريهاليز [1] | |||||||
| المعرفات | |||||||
| رمز | تريه | ||||||
| جين NCBI | 11181 | ||||||
| اتش جي ان سي | 12266 | ||||||
| أوميم | 275360 | ||||||
| مرجعية | ن م_007180 | ||||||
| يونيبروت | أو43280 | ||||||
| بيانات أخرى | |||||||
| رقم EC | 3.2.1.28 | ||||||
| الموضع | الفصل 11 س23.3 | ||||||
| |||||||
إن إنزيم تريهاليز هو جليكوسيد هيدروليز ، تنتجه الخلايا الموجودة في الحافة الفرشاة للأمعاء الدقيقة، والذي يحفز تحويل تريهالوز إلى جلوكوز . [2] [3] [4] [5] وهو موجود في معظم الحيوانات.
يعد ثنائي السكاريد غير المختزل تريهالوز (α-D-glucopyranosyl-1,1-α-D-glucopyranoside) أحد أهم الكربوهيدرات المخزنة، ويتم إنتاجه بواسطة جميع أشكال الحياة تقريبًا باستثناء الثدييات. يتم تحلل ثنائي السكاريد إلى جزيئين من الجلوكوز بواسطة إنزيم تريهاليز. يوجد نوعان من التريهاليز موجودان في Saccharomyces cerevisiae ، وهما تريهاليز محايد (NT) وترهالاز حمضي (AT) مصنفان وفقًا لدرجة الحموضة المثلى [4]. يتمتع NT بدرجة حموضة مثالية تبلغ 7.0، بينما تبلغ درجة الحموضة المثلى لـ AT 4.5.
في الآونة الأخيرة تم الإبلاغ عن أن أكثر من 90٪ من إجمالي نشاط AT في S. cerevisiae هو خارج الخلية ويقسم التريهالوز خارج الخلية إلى جلوكوز في الحيز المحيط بالسيتوبلازم.
تحلل التريهالوز
يتم تحلل جزيء واحد من التريهالوز إلى جزيئين من الجلوكوز بواسطة إنزيم التريهالوز. لوحظ التحلل الأنزيمي للتريهالوز لأول مرة في Aspergillus niger بواسطة Bourquelot في عام 1893. أبلغ فيشر عن هذا التفاعل في S. cerevisiae في عام 1895. منذ ذلك الحين، تم الإبلاغ عن إنزيم تحلل التريهالوز، التريهالوز (α، α-trehalose-1-C-glucohydrolase، EC 3.2.1.28) من العديد من الكائنات الحية الأخرى بما في ذلك النباتات والحيوانات. [6] على الرغم من أنه من غير المعروف أن الثدييات تنتج التريهالوز، إلا أن إنزيم التريهالوز موجود في غشاء حافة الفرشاة الكلوية وأغشية الزغابات المعوية. في الأمعاء، تتمثل وظيفة هذا الإنزيم في تحلل التريهالوز المتناول. الأفراد الذين يعانون من خلل في إنزيم التريهاليز المعوي يصابون بالإسهال عندما يتناولون أطعمة تحتوي على نسبة عالية من التريهالوز، مثل الفطر. [6] يعد تحلل التريهالوز بواسطة إنزيم التريهالوز عملية فسيولوجية مهمة للعديد من الكائنات الحية، مثل إنبات جراثيم الفطريات، وهروب الحشرات، واستئناف النمو في الخلايا الخاملة. [6]
تريهاليز البكتيريا
تم الإبلاغ عن وجود التريهالوز ككربوهيدرات تخزين في الزائفة الزنجارية ، والعصيات ، والريزوبيوم وفي العديد من الفطريات الشعاعية وقد يكون مسؤولاً جزئيًا عن خصائص المقاومة الخاصة بهم. تتمتع معظم إنزيمات التريهالوز المعزولة من البكتيريا بدرجة حموضة مثالية تتراوح بين 6.5 و7.5. إن إنزيم التريهالوز في Mycobacterium smegmatis هو بروتين مرتبط بالغشاء. يتم تحفيز التريهالوز المحيط بالبلازما في Escherichia coli K12 عن طريق النمو عند تركيزات عالية . يحدث تحلل التريهالوز المائي إلى جلوكوز في المحيط بالبلازما ، ثم يتم نقل الجلوكوز إلى الخلية البكتيرية. كما تم الإبلاغ عن وجود تريهالوز سيتوبلازمي آخر في E. coli . يُظهر الجين الذي يشفر التريهالوز السيتوبلازمي هذا تشابهًا كبيرًا مع التريهالوز المحيط بالبلازما.
التريهاليز في النباتات
في مملكة النبات، على الرغم من الإبلاغ عن وجود التريهالوز من العديد من السراخس بما في ذلك Selaginella lepidophylla و Botrychium lunaria ؛ فإن السكر نادر في النباتات الوعائية ولا يتم الإبلاغ عنه إلا في الثمار الناضجة للعديد من أعضاء Apiaceae وفي أوراق كاسيات البذور المقاومة للجفاف Myrothamnus flabellifolius . ولكن، إنزيم التريهالوز موجود في كل مكان في النباتات. ومن المحير أن التريهالوز موجود في النباتات العليا، على الرغم من غياب ركيزته. لم يتم إثبات دور واضح لنشاط التريهالوز في النباتات. ومع ذلك، فإن التريهالوز يثبط تخليق سلفه، التريهالوز 6-فوسفات، وهو منظم لعملية التمثيل الغذائي للنباتات؛ [7] وبالتالي، قد تكون إزالته مطلوبة. [8] وقد اقترح أن التريهالوز يمكن أن تلعب دورًا في آليات الدفاع أو أن الإنزيم يمكن أن يلعب دورًا في تحلل التريهالوز المشتق من الكائنات الحية الدقيقة المرتبطة بالنباتات.
تريهاليز الفطريات
تم الإبلاغ عن وجود نوعين مختلفين من التريهاليز من الخميرة S. cerevisiae . يتم تنظيم أحدهما عن طريق الفسفرة المعتمدة على cAMP ويتمركز في السيتوزول. يوجد نشاط التريهاليز الثاني في الفجوات. تم تحديد درجة الحموضة المثلى للتريهاليز في السيتوزول لتكون حوالي 7.0 وبالتالي يشار إليها باسم "التريهاليز المحايد" (NT)؛ في حين أن التريهاليز الفجوي يكون أكثر نشاطًا عند درجة حموضة 4.5 وبالتالي يطلق عليه "التريهاليز الحمضي" (AT). يتم ترميز هذه الإنزيمات بواسطة جينين مختلفين - NTH1 وATH1 على التوالي.
تريهاليز محايد
تم تنقية إنزيم تريهاليز السيتوبلازمي، NT، وتوصيفه على نطاق واسع من S. cerevisiae . في الهلام غير المفسد، أظهر بروتين الإنزيم هذا كتلة جزيئية قدرها 160 كيلو دالتون، بينما أظهر في الرحلان الكهربائي للهلام كبريتات دوديسيل الصوديوم-بولي أكريلاميد ( SDS-PAGE ) كتلة جزيئية قدرها 80 كيلو دالتون. إن إنزيم الهيدرولاز هذا خاص بالتريهالوز. وقد تم الإبلاغ عن أن Km من NT هو 5.7mM. الجين المسؤول عن نشاط التريهاليز في S. cerevisiae هو NTH1. هذا الجين له إطار قراءة مفتوح يبلغ 2079 زوجًا من القواعد (bp)، يشفر بروتينًا مكونًا من 693 حمضًا أمينيًا، وهو ما يتوافق مع كتلة جزيئية تبلغ 79569 دالتون.
يتم تنظيم نشاط NT عن طريق فسفرة البروتين وإزالة الفسفرة منه. تعمل الفسفرة باستخدام بروتين كيناز المعتمد على cAMP على تنشيط NT. تسبب إزالة الفسفرة من الإنزيم المفسفر المنقى بواسطة الفوسفاتاز القلوي في تعطيل نشاط الإنزيم بشكل شبه كامل؛ ولكن يمكن ملاحظة استعادة نشاط الإنزيم عن طريق إعادة الفسفرة أثناء الحضانة باستخدام ATP وبروتين كيناز. يتم تعزيز نشاط NT في المستخلصات الخام عن طريق الكاتيونات المتعددة، في حين يتم تثبيط نشاط NT المفسفر المنقى عن طريقها. وجد أن تنشيط المستخلصات الخام يرجع إلى إزالة البولي فوسفات، وكلاهما يثبط نشاط NT.
حمض تريهاليز
وجد أن الوزن الجزيئي لـ AT هو 218 كيلو دالتون عن طريق كروماتوغرافيا الترشيح الهلامي . AT هو جليكوبروتين . يحتوي على 86٪ من الكربوهيدرات. وقد ورد أن نضوج AT هو عملية تدريجية تبدأ ببروتين خالٍ من الكربوهيدرات 41 كيلو دالتون؛ ثم يتم جليكوزيل هذا الشكل في الشبكة الإندوبلازمية لتكوين جليكوزيل بروتين 76 كيلو دالتون. في أجسام جولجي، يتم جليكوزيل البروتين بشكل أكبر مما ينتج عنه شكل 180 كيلو دالتون، والذي يصل في النهاية إلى النضج في الفجوات، حيث يصبح وزنه الجزيئي حوالي 220 كيلو دالتون. تم الحصول على جزء البروتين الخالي من الكربوهيدرات 41 كيلو دالتون من الإنزيم عن طريق معالجة AT المنقى بواسطة إندوجليكوزيداز H ، والذي نتج بعد الرحلان الكهربائي للهلام لكبريتات دوديسيل الصوديوم27. أظهرت AT قيمة Km ظاهرية للتريهالوز تبلغ حوالي 4.7 مليمول عند درجة حموضة 4.5. الجين المسؤول عن نشاط AT في S. cerevisiae هو ATH1.
وقد تم الإبلاغ عن أن Ath1p، أي AT، ضروري لـ S. cerevisiae للاستفادة من التريهالوز خارج الخلية كمصدر للكربون16. لا يمكن للطفرة المحذوفة ATH1 في الخميرة أن تنمو في الوسط مع التريهالوز كمصدر للكربون.
وقد اقترح الباحثون أن AT ينتقل من موقع تخليقها إلى الحيز المحيط بالبلازما، حيث يرتبط بالتريهالوز الخارجي لاستيعابه وتحليله في الفجوات. وقد تبين مؤخرًا أن أكثر من 90% من نشاط AT في S. cerevisiae يكون خارج الخلية وأن تحلل التريهالوز إلى جلوكوز يحدث في الحيز المحيط بالبلازما. وفي السابق، تم الإبلاغ عن أن بروتين gp37 شديد الجليكوزيل، وهو نتاج جين YGP1، يتم تنقيته مع نشاط AT. كما تم الإبلاغ عن أن نشاط الإنفرتاز يتم تنقيته مع نشاط AT. وكان يُعتقد أن الارتباط المادي بين AT وهذين البروتينين كافٍ لإفراز AT بواسطة مسارات إفراز الإنفرتاز وgp37 في غياب أي إشارة إفراز معروفة لـ Ath1p.
في سلالة Candida utils ، تم الإبلاغ أيضًا عن تريهاليز تنظيمي واحد وغير تنظيمي واحد. تم الإبلاغ عن أن هذين الإنزيمين يمكن تمييزهما من خلال وزنهما الجزيئي وسلوكهما في كروماتوغرافيا التبادل الأيوني والخصائص الحركية. يبدو أن تريهاليز التنظيمي هو إنزيم سيتوبلازمي وتم اكتشاف الإنزيم غير التنظيمي في الغالب في الفجوات. ولكن في تقرير أحدث، تم إثبات أن سلالة C. utils تفتقر إلى أي نشاط AT يمكن اكتشافه ولكنها تحتوي فقط على نشاط NT. لم يكن نشاط AT قابلاً للكشف في هذه السلالة، على الرغم من أن السلالة أظهرت أنها تستخدم تريهالوز خارج الخلية كمصدر للكربون.
مراجع
- ^ Gibson RP, Gloster TM, Roberts S, Warren RA, Storch de Gracia I, García A, et al. (2007). "الأساس الجزيئي لتثبيط التريهالاز الذي كشفت عنه بنية التريهالاز في مركب مع مثبطات قوية". Angewandte Chemie . 46 (22): 4115–9. doi :10.1002/anie.200604825. PMID 17455176.
- ^ ميرباك ك، أورتنبلاد ب (1937). "Trehalose und Hefe. II. Trehalasewirkung von Hefepräparaten". الكيمياء الحيوية. ز . 291 : 61-69.
- ^ Kalf GF, Rieder SV (فبراير 1958). "تنقية وخصائص التريهالاز". مجلة الكيمياء الحيوية . 230 (2): 691–8. doi : 10.1016/S0021-9258(18)70491-2 . PMID 13525386.
- ^ Hehre EJ, Sawai T, Brewer CF, Nakano M, Kanda T (يونيو 1982). "Trehalase: تفاعلات التحلل المائي ونقل الجلوكوزيل الفراغي التكميلي مع فلوريد ألفا وبيتا-D-جلوكوزيل". الكيمياء الحيوية . 21 (13): 3090-7. doi :10.1021/bi00256a009. PMID 7104311.
- ^ Mori H, Lee JH, Okuyama M, Nishimoto M, Ohguchi M, Kim D, et al. (نوفمبر 2009). "آلية التفاعل التحفيزي القائمة على تأثيرات نظائر الديوتيريوم الثانوية ألفا في تحلل التريهالوز بواسطة التريهاليز الأوروبي للنحل". العلوم الحيوية والتكنولوجيا الحيوية والكيمياء الحيوية . 73 (11): 2466-73. doi : 10.1271/bbb.90447 . PMID 19897915. S2CID 22774772.
- ^ abc Elbein AD, Pan YT, Pastuszak I, Carroll D (أبريل 2003). "رؤى جديدة حول التريهالوز: جزيء متعدد الوظائف". Glycobiology . 13 (4): 17R–27R. doi : 10.1093/glycob/cwg047 . PMID 12626396.
- ^ بول إم جيه، بريمافيسي إل إف، جورريا دي، تشانج واي (2008). "استقلاب التريهالوز والإشارات". المراجعة السنوية لعلم الأحياء النباتية . 59 : 417-41. doi :10.1146/annurev.arplant.59.032607.092945. PMID 18257709.
- ^ Loewus FA, Tanner W, eds. (ديسمبر 2012). Plant carbohydrates I: Intracellular carbohydrates . برلين: Springer Science & Business Media. ص. 274. doi :10.1007/978-3-642-68275-9_7. ISBN 978-3-642-68277-3.
انظر أيضا
