Lactase (auch bekannt als lactase-phlorizin, faulenzen oder LPH hydro), ein Teil der β-galactosidase Familie von Enzymen, ist ein glycoside faulenzen beteiligt an der Hydrolyse von disaccharide Milchzucker in konstituierenden galactose und Traubenzucker monomers hydro. Lactase ist vorherrschend entlang der Pinselgrenzmembran des unterschiedenen enterocytes Futter des villi des Dünndarms anwesend. In Menschen wird lactase durch das LCT Gen verschlüsselt.

Lactase ist für die Verdauungshydrolyse von Milchzucker in Milch notwendig. Der Mangel am Enzym verursacht Milchzucker-Intoleranz.

Die optimale Temperatur für lactase ist ungefähr 77 °F (25 °C) für seine Tätigkeit und hat einen optimalen pH 6.

Funktion und Mechanismus

Lactase kann hydrolyze eine Vielfalt von Substraten. Während es am meisten namentlich ein Mitglied der β-galactosidase enzymatischen Klasse ist, lactase hat auch glucosidase und glycosylceramidase Tätigkeit. Im Metabolismus ist das β-glycosidic Band in D-Milchzucker hydrolyzed, um D-galactose und D-Traubenzucker zu bilden, der durch die Darmwände und in den Blutstrom absorbiert werden kann. Die gesamte Reaktion, die lactase katalysiert, ist CHO + HO  CHO + CHO + Hitze. Lactase katalysiert auch die Konvertierung von phlorizin zu phloretin und Traubenzucker.

Der katalytische Mechanismus der D-Milchzucker-Hydrolyse behält das Substrat anomeric Konfiguration in den Produkten. Während die Details des Mechanismus unsicher sind, wird die stereochemische Retention durch eine doppelte Versetzungsreaktion erreicht. Studien von E. coli lactase haben vorgeschlagen, dass Hydrolyse begonnen wird, wenn ein glutamate nucleophile auf dem Enzym von der axialen Seite von galactosyl Kohlenstoff im β-glycosidic Band angreift. Die Eliminierung der D-Traubenzucker-Verlassen-Gruppe kann durch die vom Mg abhängige saure Katalyse erleichtert werden. Das Enzym wird von der α-galactosyl Hälfte nach dem äquatorialen Nucleophilic-Angriff durch Wasser befreit, das D-galactose erzeugt.

Substrat-Modifizierungsstudien haben demonstriert, dass die 3 '-OH und 2 '-OH Hälften auf dem Galactopyranose-Ring für die enzymatische Anerkennung und Hydrolyse notwendig sind. Die 3 '-hydroxy Gruppe wird an der Initiale beteiligt, die zum Substrat bindet, während die 2 '-Gruppe für die Anerkennung nicht notwendig, aber in nachfolgenden Schritten gefragt ist. Das wird durch die Tatsache demonstriert, dass ein 2-deoxy Analogon ein wirksamer Wettbewerbshemmstoff (K = 10 Mm) ist. Die Beseitigung von spezifischen hydroxyl Gruppen auf der glucopyranose Hälfte beseitigt Katalyse nicht völlig.

Struktur und Biosynthese

Pre-pro-lactase, das primäre Übersetzungsprodukt, hat eine einzelne polypeptide primäre Struktur, die aus 1927 Aminosäuren besteht. Es kann in fünf Gebiete geteilt werden: (i) eine 19 Aminosäure hat Signalfolge zerspaltet; (ii) ein großes Pro-Folge-Gebiet, das in reifem lactase nicht da ist; (iii) das reife lactase Segment; (iv) eine Membran, die hydrophoben Anker abmisst; und (v) eine kurze wasserquellfähige carboxyl Endstation. Die Signalfolge wird im endoplasmic reticulum zerspaltet, und die resultierenden 215 kDa pro-LPH werden an Golgi gesandt, wo es schwer glycosylated und zu seiner reifen Form bearbeiteter proteolytically ist. Wie man gezeigt hat, hat das Pro-Gebiet als eine intramolekulare Anstandsdame im ER gehandelt, trypsin Spaltung verhindernd und LPH erlaubend, die notwendige 3. zum Apparat von Golgi zu transportierende Struktur anzunehmen.

Reifer menschlicher lactase besteht aus einzelnen 160 kDa polypeptide Kette, die zur Pinselgrenzmembran von epithelischen Darmzellen lokalisiert. Es wird mit der N-Endstation außerhalb der Zelle und der C-Endstation im cytosol orientiert. LPH enthält zwei katalytische glutamic saure Seiten. Im menschlichen Enzym ist die lactase Tätigkeit mit Glu-1749 verbunden worden, während Glu-1273 die Seite von phlorizin ist, faulenzen Funktion hydro.

Genetischer Ausdruck und Regulierung

Lactase wird durch einen einzelnen genetischen geometrischen Ort auf dem Chromosom 2 verschlüsselt. Es wird exklusiv durch den Säugetierdünndarm enterocytes und in sehr niedrigen Stufen im Doppelpunkt während der fötalen Entwicklung ausgedrückt. Menschen sind mit hohen Niveaus des lactase Ausdrucks geboren. Im grössten Teil der Bevölkerung in der Welt, lactase Abschrift wird unten geregelt nach der Entwöhnung, hinauslaufend hat lactase Ausdruck im Dünndarm verringert. Verringerter lactase Ausdruck verursacht die allgemeinen Symptome vom erwachsenen Typ hypolactasia oder Milchzucker-Intoleranz.

Einige Bevölkerungssegmente stellen lactase Fortsetzung aus, die sich aus einer Veränderung ergibt, die, wie man verlangt, vor 5000-10.000 Jahren vorgekommen ist, mit dem Anstieg der Viehdomestizierung zusammenfallend. Diese Veränderung hat fast Hälfte der Bevölkerung in der Welt zu metabolize Milchzucker ohne Symptome erlaubt. Studien haben das Ereignis der lactase Fortsetzung zu zwei verschiedenen einzelnen-nucleotide polymorphisms ungefähr 14 und 22 kilobases stromaufwärts des 5 '-Endes des LPH Gens verbunden. Beide Veränderungen, CT an der Position-13910 und T  an der Position-22018, sind mit der lactase Fortsetzung unabhängig verbunden worden.

Der lactase Befürworter ist 150 Grundpaare lange und wird gerade stromaufwärts der Seite der Abschrift-Einleitung gelegen. Die Folge wird in Säugetieren hoch erhalten, darauf hinweisend, dass kritische cis-transcriptional Gangregler in der Nähe gelegen werden. Cdx-2, HNF-1α, und GATA sind als Abschrift-Faktoren identifiziert worden. Studien des hypolactasia Anfalls haben demonstriert, dass trotz polymorphisms es wenig Unterschied im lactase Ausdruck in Säuglings gibt, zeigend, dass die Veränderungen immer mehr wichtig während der Entwicklung werden. Ιt wird Hypothese aufgestellt, dass Entwicklungs-geregelte DNA BINDENDE Proteine unten - Abschrift regeln oder mRNA Abschriften destabilisieren, hat das Verursachen LPH Ausdruck nach der Entwöhnung vermindert.

Industriegebrauch

Lactase hat erzeugt gewerblich kann sowohl aus der Hefe wie Kluyveromyces fragilis als auch aus Kluyveromyces lactis und von Fungi, wie Aspergillus Niger und Aspergillus oryzae herausgezogen werden. Sein primärer kommerzieller Gebrauch soll Milchzucker in Milch brechen, um es passend für Leute mit der Milchzucker-Intoleranz zu machen. Jedoch hat die amerikanische Bundesbehörde zur Überwachung von Nahrungs- und Arzneimittlel (FDA) die Wirksamkeit dieser Produkte nicht formell bewertet. Lactase wird auch in der Fertigung von Eis verwendet. Weil Traubenzucker und galactose süßer sind, als Milchzucker, lactase ein süßeres Eis erzeugt. Milchzucker kristallisiert auch bei den niedrigen Temperaturen von Eis; jedoch bleiben seine konstituierenden Produkte, Traubenzucker und galactose, aufgelöst und tragen zu einer glatteren Textur bei. Lactase wird in der Konvertierung der Molke in Sirup verwendet.

Lactase wird auch verwendet, um sich für blaue weiße Kolonien im MCS von verschiedenen plasmid Vektoren in Escherichia coli oder anderen Bakterien filmen zu lassen.

Siehe auch

• MCM6
• Milchzucker
• Entwicklungsregulierung des lactase Ausdrucks in Säugetieren

Links

• Das Lactase Protein
• E. coli β-galactosidase:
• Der Gebrauch von lactases in der Molkereiindustrie
• Die neue Evolution der Milchzucker-Toleranz
• Genontologie für Lactase