- Caracteristicas
- Β-galactosidases bacterianas
- Fungal β-galactosidases
- Estrutura
- Recursos
- Em animais
- Nas plantas
- Na indústria e pesquisa
- Referências
A Beta galactosidase, β-galactosidase também chamada de β-D- ou galactohidrolase é uma enzima pertencente à família das hidrolases capaz de hidrolisar resíduos de glicosil galactosila de diferentes tipos de moléculas: polímeros, oligossacarídeos e metabólitos secundários, entre outros.
Anteriormente conhecida como «lactase», sua distribuição, assim como a dos oligo- e polissacarídeos β-galactosidados que servem de substrato, é extremamente ampla. É encontrado em bactérias, fungos e leveduras; nas plantas é comum em amêndoas, pêssegos, damascos e maçãs, e nos animais está presente em órgãos como o estômago e os intestinos.
Representação gráfica da estrutura da enzima B-galactosidase (Fonte: Jawahar Swaminathan e equipe MSD do Instituto Europeu de Bioinformática via Wikimedia Commons)
A enzima mais estudada é a do operon Lac de E. coli, codificada pelo gene lacZ, cujos estudos têm sido fundamentais para o entendimento do funcionamento dos operons genéticos e de seus diversos aspectos regulatórios.
Atualmente pertence ao grupo das enzimas mais estudadas e sua função mais conhecida é a de hidrólise das ligações glicosídicas da lactose. Ele cumpre funções metabólicas essenciais nos organismos que o expressam e também é usado para diversos fins industriais.
As aplicações industriais incluem a remoção de lactose de produtos lácteos para pessoas com intolerância à lactose e a produção de vários compostos de galactosidato. Eles também são usados para melhorar a doçura, o sabor e a digestão de muitos produtos lácteos.
Caracteristicas
Além de substratos galactosidados, como a lactose, a maioria das β-galactosidases conhecidas requer íons metálicos divalentes, como magnésio e sódio. Isso foi comprovado com a descoberta de sítios de ligação para esses metais em sua estrutura.
As β-galactosidases presentes na natureza têm uma ampla variedade de faixas de pH nas quais podem funcionar. As enzimas fúngicas funcionam em ambientes ácidos (2,5 a 5,4), enquanto as leveduras e as enzimas bacterianas funcionam entre 6 e 7 unidades de pH.
Β-galactosidases bacterianas
As bactérias têm grandes enzimas galacto-hidrolíticas em comparação com outras galactosidases analisadas. Nestes organismos, a mesma enzima catalisa três tipos de reações enzimáticas:
- Hidrolisa a lactose em seus monossacarídeos constitutivos: galactose e glicose.
- Catalisa a transgalactosilação da lactose em alolactose, um açúcar dissacarídeo que participa da regulação positiva da expressão dos genes pertencentes ao operon Lac, eç.
- Hidrolisa a alolactose de maneira semelhante à da lactose.
Fungal β-galactosidases
Os fungos possuem enzimas β-galactosidase mais suscetíveis à inibição pela galactose do que enzimas pertencentes a outros organismos. No entanto, eles são termoestáveis e funcionam em faixas de pH ácidas.
O metabolismo da lactose mediado por essas enzimas nos fungos é dividido em extracelular e citosólico, uma vez que esses organismos podem usar a β-galactosidase para hidrolisar a lactose extracelularmente e introduzir os produtos nas células ou podem tomar o dissacarídeo diretamente e processá-lo internamente.
Estrutura
A enzima β-galactosidase bacteriana é uma enzima tetramérica (de quatro subunidades idênticas, AD) e cada um de seus monômeros tem mais de 1.000 resíduos de aminoácidos, o que significa um peso molecular de mais de 100 kDa para cada um e mais de 400 kDa para a proteína complexada.
Em plantas, ao contrário, a enzima é consideravelmente menor em tamanho e pode comumente ser encontrada como um dímero de subunidades idênticas.
Os domínios de cada monômero são distinguidos pelos números 1 a 5. O domínio 3 tem uma estrutura de cilindro α / β "TIM" e tem o sítio ativo na extremidade C-terminal do cilindro.
Presume-se que os sítios ativos do complexo enzimático são compartilhados entre os monômeros, então essa enzima é biologicamente ativa apenas quando é complexada como um tetrâmero.
Seu sítio ativo tem a capacidade de se ligar à D-glicose e à D-galactose, os dois monossacarídeos que compõem a lactose. É particularmente específico para D-galactose, mas não é tão específico para glicose, então a enzima pode atuar em outros galactosídeos.
Recursos
Em animais
No intestino humano, a principal função dessa enzima tem a ver com a absorção da lactose ingerida com os alimentos, pois está localizada na face luminal da membrana plasmática das células intestinais em escova.
Além disso, foi demonstrado que as isoformas lisossomais dessa enzima participam da degradação de muitos glicolipídeos, mucopolissacarídeos e glicoproteínas galactosidadas, atendendo a múltiplos propósitos em diferentes vias celulares.
Nas plantas
As plantas possuem enzimas β-galactosidase em folhas e sementes. Estes desempenham funções importantes no catabolismo dos galactolipídeos, que são característicos de algas e plantas em geral.
Nestes organismos, a β-galactosidase participa dos processos de crescimento das plantas, amadurecimento dos frutos e, em plantas superiores, é a única enzima conhecida capaz de hidrolisar resíduos de galactosila dos polissacarídeos galacosidados da parede celular.
Na indústria e pesquisa
Na indústria de alimentos relacionada a laticínios, a enzima β-galactosidase é utilizada para catalisar a hidrólise da lactose presente nos laticínios, responsável por muitos dos defeitos relacionados ao armazenamento desses produtos.
A hidrólise desse açúcar visa evitar a sedimentação de partículas, a cristalização de sobremesas lácteas congeladas e a presença de texturas “arenosas” na maioria dos derivados comerciais do leite.
A β-galactosidase usada industrialmente é comumente obtida do fungo Aspergillus sp., Embora a enzima produzida pela levedura Kluyveromyces lactis também seja amplamente utilizada.
A atividade da β-galactosidase, que é traduzida em termos científicos como "fermentação da lactose", é rotineiramente testada para a identificação de Enterobacteriaceae gram-negativas presentes em diferentes tipos de amostras.
Além disso, em termos médicos, é usado para a produção de laticínios sem lactose e para a formulação de comprimidos que as pessoas com intolerância à lactose usam para digerir o leite e seus derivados (iogurte, queijo, sorvete, manteiga, cremes, etc.).
É utilizado como "biossensor" ou "biomarcador" para diversos fins, desde imunoensaios e análises toxicológicas até a análise da expressão gênica e diagnóstico de patologias, graças à imobilização química desta enzima em suportes especiais.
Referências
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