Trehalase - Trehalase
| trealase (glicoproteína de membrana em escova) | |||||||
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 Trehalase
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| Identificadores | |||||||
| Símbolo | TREH | ||||||
| Gene NCBI | 11181 | ||||||
| HGNC | 12266 | ||||||
| OMIM | 275360 | ||||||
| RefSeq | NM_007180 | ||||||
| UniProt | O43280 | ||||||
| Outros dados | |||||||
| Número CE | 3.2.1.28 | ||||||
| Locus | Chr. 11 q23.3 | ||||||
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A enzima Trehalase é uma glicosídeo hidrolase , produzida pelas células da borda em escova do intestino delgado, que catalisa a conversão da trealose em glicose . É encontrado na maioria dos animais.
O dissacarídeo não redutor trealose (α-D-glucopiranosil-1,1-α-D-glucopiranosídeo) é um dos carboidratos de armazenamento mais importantes e é produzido por quase todas as formas de vida, exceto mamíferos. O dissacarídeo é hidrolisado em duas moléculas de glicose pela enzima trealase. Existem dois tipos de trealases encontrados em Saccharomyces cerevisiae , viz. trealase neutra (NT) e trealase ácida (AT) classificadas de acordo com seu pH ótimo [4]. O NT tem um pH ótimo de 7,0, enquanto o do AT é 4,5.
Recentemente, foi relatado que mais de 90% da atividade total de AT em S. cerevisiae é extracelular e cliva a trealose extracelular em glicose no espaço periplasmático.
Hidrólise de trealose
Uma molécula de trealose é hidrolisada em duas moléculas de glicose pela enzima trealase. A hidrólise enzimática da trealose foi observada pela primeira vez em Aspergillus niger por Bourquelot em 1893. Fischer relatou esta reação em S. cerevisiae em 1895. Desde então, a enzima de hidrólise da trealose, trealase (α, α-trealose-1-C-glucohidrolase, EC 3.2. 1.28) foi relatado em muitos outros organismos, incluindo plantas e animais. Embora a trealose não seja produzida por mamíferos, a enzima trealase está presente na membrana da borda em escova do rim e nas membranas das vilosidades intestinais. No intestino, a função dessa enzima é hidrolisar a trealose ingerida. Indivíduos com defeito em sua trealase intestinal têm diarreia quando comem alimentos com alto teor de trealose, como cogumelos. A hidrólise da trealose pela enzima trealase é um processo fisiológico importante para vários organismos, como a germinação de esporos de fungos, o voo de insetos e a retomada do crescimento em células em repouso.
Trealase bacteriana
Foi relatado que a trealose está presente como um carboidrato de armazenamento em Pseudomonas , Bacillus , Rhizobium e em vários actinomicetos e pode ser parcialmente responsável por suas propriedades de resistência. A maioria das enzimas trealase isoladas de bactérias tem um pH ótimo de 6,5-7,5. A enzima trealase do Mycobacterium smegmatis é uma proteína ligada à membrana. A trealase periplasmática de Escherichia coli K12 é induzida pelo crescimento em alta osmolaridade . A hidrólise da trealose em glicose ocorre no periplasma e a glicose é então transportada para a célula bacteriana. Outra trealase citoplasmática também foi relatada em E. coli . O gene, que codifica essa trealase citoplasmática, apresenta alta homologia com a trealase periplasmática.
Trehalase em plantas
No reino vegetal, embora a trealose tenha sido relatada em várias pteridófitas, incluindo Selaginella lepidophylla e Botrychium lunaria ; o açúcar é raro em plantas vasculares e relatado apenas em frutos em maturação de vários membros de Apiaceae e nas folhas da angiosperma tolerante à dessecação Myrothamnus flabellifolius . Porém, a enzima trealase é onipresente nas plantas. É intrigante que a trealase esteja presente em plantas superiores, embora seu substrato esteja ausente. Nenhum papel claro foi demonstrado para a atividade da trealase em plantas. No entanto, a trealose inibe a síntese de seu precursor, a trealose 6-fosfato, um regulador do metabolismo vegetal; portanto, sua remoção pode ser necessária. Foi sugerido que as trealases poderiam desempenhar um papel nos mecanismos de defesa ou a enzima poderia desempenhar um papel na degradação da trealose derivada de microrganismos associados a plantas.
Trealase fúngica
Duas trealases distintas foram relatadas de S. cerevisiae . Um é regulado por fosforilação dependente de cAMP e localizado no citosol. A segunda atividade da trealase é encontrada nos vacúolos. O pH ótimo da trealse citosólica foi determinado como sendo aproximadamente 7,0 e é, portanto, referido como 'trealase neutra' (NT); enquanto que a trealase vacuolar é mais ativa em pH 4,5 e, conseqüentemente, denominada 'trealase ácida' (AT). Essas enzimas são codificadas por dois genes diferentes - NTH1 e ATH1, respectivamente.
Trealase neutra
A enzima trealase citosólica, NT, foi purificada e caracterizada extensivamente a partir de S. cerevisiae . Em géis não desnaturantes esta proteína enzimática exibiu uma massa molecular de 160 kDa, enquanto na eletroforese em gel de poliacrilamida-dodecil sulfato de sódio ( SDS-PAGE ) apresentou uma massa de 80 kDa. Esta enzima hidrolase é específica para trealose. O Km de NT foi relatado como 5,7 mM. O gene responsável pela atividade da trealase em S. cerevisiae é o NTH1. Este gene está com um quadro de leitura aberto de 2.079 pares de bases (pb), codificando uma proteína de 693 aminoácidos, correspondendo a uma massa molecular de 79569 Da.
A atividade do NT é regulada por fosforilação-desfosforilação de proteínas. A fosforilação com proteína quinase dependente de cAMP ativa o NT. A desfosforilação da enzima fosforilada purificada pela fosfatase alcalina causou uma inativação quase completa da atividade da enzima; mas uma recuperação da atividade enzimática pode ser observada por refosforilação durante a incubação com ATP e proteína quinase. A atividade do NT em extratos brutos é aumentada por policatiões, enquanto a atividade do NT fosforilado purificado é inibida por eles. A ativação dos extratos brutos foi devido à remoção dos polifosfatos, que inibem a atividade do NT.
Trehalase ácida
O peso molecular de AT foi determinado ser 218 kDa por cromatografia de filtração em gel . AT é uma glicoproteína . Possui 86% de conteúdo de carboidratos. Foi relatado que a maturação do AT é um processo gradual começando com uma proteína de 41 kDa livre de carboidratos; esta forma é então glicosilada no núcleo no retículo endoplasmático para formar uma proteína glicol de 76 kDa. Nos corpos de Golgi, a proteína é posteriormente glicosilada produzindo uma forma de 180 kDa, que finalmente atinge a maturidade em vacúolos, onde seu peso molecular fica em torno de 220 kDa. A porção de proteína livre de carboidratos de 41 kDa da enzima foi obtida por tratamento com Endoglicosidase H de AT purificada, resultante após eletroforese em gel de dodecil sulfato de sódio27. AT exibiu um Km aparente para trealose de cerca de 4,7 mM a pH 4,5. O gene responsável pela atividade de AT em S. cerevisiae é o ATH1.
Foi relatado que Ath1p, isto é, AT, é necessário para S. cerevisiae utilizar trealose extracelular como fonte de carbono16. O mutante de deleção de ATH1 da levedura não pôde crescer no meio com trealose como fonte de carbono.
Os pesquisadores sugeriram que o AT se move de seu local de síntese para o espaço periplasmático, onde se liga à trealose exógena para internalizá-lo e hidrolisá-lo nos vacúolos. Recentemente, foi demonstrado que mais de 90% da atividade de AT em S. cerevisiae é extracelular e a hidrólise da trealose em glicose ocorre no espaço periplasmático. Anteriormente, uma proteína altamente glicosilada, gp37, que é o produto do gene YGP1, foi relatada como sendo co-purificada com atividade AT. A atividade da invertase também foi relatada como co-purificada com a atividade AT. A associação física de AT com essas duas proteínas foi considerada suficiente para que o AT fosse secretado pelas vias de secreção da invertase e gp37 na ausência de qualquer sinal de secreção conhecido para Ath1p.
Em uma cepa de Candida utils , uma trealase regulatória e uma não regulatória também foram relatadas. Foi relatado que essas duas enzimas são distinguíveis por seu peso molecular, comportamento na cromatografia de troca iônica e propriedades cinéticas. A trealase reguladora parecia ser uma enzima citoplasmática e a enzima não reguladora foi detectada principalmente em vacúolos. Mas, em um relatório mais recente, uma cepa de C. utils demonstrou não ter qualquer atividade AT detectável, mas conter apenas atividade NT. A atividade de AT não foi detectável nesta cepa, embora a cepa tenha mostrado utilizar trealose extracelular como fonte de carbono.
