beta- galactozidază

Intra	2720
HUGO	4298
OMIM	611458
UniProt	P16278
RefSeq ( ARNm )	NM_000404.3 , NM_001079811.2 , NM_001135602.2 , NM_001317040.1
RefSeq ( proteină )	NP_000395.2 , NP_001073279.1 , NP_001129074.1 , NP_001303969.1
Împreună	ENSG00000170266
PDB	3THC , 3THD , 3WEZ , 3WF0 , 3WF1 , 3WF2 , 3WF3 , 3WF4
GENATLAS • GeneTests • GoPubmed • HCOP • H-InvDB • Treefam • Vega

β-galactozidaza Date esentiale

CE nr.	CE 3.2.1.23
numar CAS	9031-11-2

Activitate enzimatică

IUBMB	Intrare IUBMB
IntEnz	Vizualizare IntEnz
BRENDA	Intrarea BRENDA
KEGG	Intrare KEGG
MetaCyc	Calea metabolică
PRIAM	Profil
PDB	RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
MERGE	AmiGO / EGO

Β-galactozidaza , uneori abreviat ca beta-gal sau β-gal este un hidrolază al cărui rol este de a hidroliza a p-galactozidele în îndrăznesc simplu. Substraturile sale preferate pot fi gangliozidele GM1 , lactozilceramidele , lactoza , precum și mai multe glicoproteine . Este un homotetramer format din patru subunități similare de 116 kDa fiecare.

Este implicat în metabolismul galactozei și sfingolipidelor , precum și în biosinteza glicozifingolipidelor .

Absența sa (sau prezența slabă) în intestin este principala cauză a incapacității de a digera lactoza la om : vorbim de intoleranță la lactoză . Din punct de vedere genetic, o deficiență a genei GLB1 provoacă mucopolizaharidoză de tip IV (MPS4), galactozialidoză sau gangliozidoză GM1.

Structura

Prima β-galactozidază care a fost secvențiată este cea a E. coli , în 1970. Aceasta constă din 1024 reziduuri de aminoacizi . Proteina este alcătuită din patru lanțuri și are o masă moleculară de 464 kDa . Fiecare unitate are cinci domenii , al treilea având site-ul activ . Această enzimă poate fi separată în două peptide, LacZα și LacZΩ, niciuna dintre unitățile sale neputând fi activă de la sine. Această caracteristică este utilizată în mulți vectori de clonare pentru a completa complementarea α a lanțurilor specifice artificiale ale Escherichia coli , peptida mai scurtă (LacZα) fiind codificată de plasmidă, în timp ce peptida mai lungă (LacZΩ) este codificată în trans de cromozomul bacterian. . Când fragmentele de ADN sunt inserate în vector și producția de LacZα este întreruptă, celula nu mai are activitate de β-galactozidază. Acest lucru are ca rezultat prezența a două tipuri de recombinați: cei capabili să degradeze lactoza și cei care nu pot.

În 1995, Dimri și colab. propuneți o nouă izoformă a β-galactozidazei care posedă o activitate maximă la pH 6,0 care ar fi exprimată numai în timpul senescenței (încetarea ireversibilă a creșterii celulare). A fost chiar dezvoltat un protocol de măsurare specific. Astăzi, știm că acest lucru corespunde unei acumulări de β-galactozidază lizozomală endogenă și expresia acesteia nu este utilă pentru senescență. În ciuda tuturor, această enzimă rămâne un biomarker de alegere pentru faza de senescență a celulelor datorită ușurinței sale de a fi detectată.

Mecanism de acțiune

Situl activ al β-galactozidazei catalizează hidroliza substratului său atât prin legături „de suprafață”, cât și prin legături „adânci”. Ionii K + , precum și ionii Mg ++ sunt necesari pentru a obține o acțiune optimă a enzimei. Atașarea covalentă la substrat se face prin grupul carboxil terminal al lanțului lateral al unui acid glutamic .

În E. coli , s-a crezut că aminoacidul Glu 461 a fost implicat în această reacție de substituție. Știm acum că acest aminoacid este de fapt un catalizator acid și că este mai degrabă Glu 537, care este intermediarul covalent.

La om , polul nucleofil al hidrolizei este Glu 268 .

Beta-galactozidaza asociată cu senescență

Beta-galactozidaza asociată cu senescența (SA-β-gal sau β -galactozidaza asociată cu senescența ) este o enzimă asemănătoare hidrolazei care catalizează hidroliza β-galactozidelor monozaharide numai în celulele senescente. Beta-galactozidaza asociată senescenței, împreună cu p16 Ink4A , este considerată a fi un biomarker al senescenței celulare.

Existența sa a fost propusă în 1995 în urma observației că atunci când testele beta-galactozidazei au fost efectuate la pH 6, numai celulele aflate în stare de senescență dezvoltă colorare. A fost propus un test citochimic bazat pe producerea unui precipitat vopsit în albastru care rezultă din clivajul substratului cromogen X-Gal, care se colorează în albastru atunci când este scindat de galactozidază. De atunci, s-au dezvoltat teste cantitative și mai specifice pentru detectarea sa la pH 6,0. Astăzi, acest fenomen se explică prin supraexprimarea și acumularea de beta-galactozidază lizozomală endogenă în mod specific în celulele senescente. Expresia sa nu este necesară pentru senescență. Cu toate acestea, rămâne cel mai utilizat biomarker pentru celulele senescente și celulele îmbătrânite, deoarece este ușor de detectat și de încredere atât in situ, cât și in vitro .

Aplicare în bacteriologie

Această enzimă este căutată în galeriile de identificare bacteriană: în absența degradării lactozei , se întreabă despre prezența acestei enzime și despre prezența unei porine , o moleculă care transportă proteine de membrană.

Izopropil β-D-1-tiogalactopiranozid sau IPTG are capacitatea de a lega și de a inhiba represorul lac, inducând astfel transcripția genei care codifică β-galactozidaza .

Β-galactozidaza servește drept control al transformării pe o placă Petri pentru celulele bacteriene care au integrat o plasmidă care conține gena Lac Z care codifică β-galactozidaza.

Prin creșterea celulelor pe un mediu care conține X-ga l (substrat incolor) este posibil să se selecteze bacteriile care au integrat plasmida care conține Lac Z. Într-adevăr, cele care au integrat Lac Z codifică β-galactozidaza care va cliva X- gal, X-gal despicat va deveni albastru. Bacteriile care nu au integrat Lac-Z nu vor exprima β-galactozidaza și vor rămâne albe deoarece X-gal nu este clivat.

Note și referințe

Valorile pentru masa și numărul de resturi indicate aici sunt cele ale precursorului de proteină care rezultă din traducerea a genei , inainte de modificări post-translaționale și pot diferi în mod semnificativ de valorile corespunzătoare pentru proteine funcționale.
(în) Dicționarul medical ilustrat al lui Dorland ( citiți online )
(în) Fowler AV, Zabin I, „ Secvența de aminoacizi a beta-galactozidazei. I. Izolarea și compoziția peptidelor triptice ” , J. Biol. Chem. , vol. 245, nr . 19,Octombrie 1970, p. 5032–41 ( PMID 4918568 , citiți online )
(în) Matthews BW, „ Structura E. coli beta-galactozidazei ” , CR Biol. , vol. 328, nr . 6,Iunie 2005, p. 549–56 ( PMID 15950161 , DOI 10.1016 / j.crvi.2005.03.006 )
(în) Dimri GP, Lee X Basile G, Acosta M, Scott G Roskelley C Medrano EE Linskens milioane Rubelj I, Pereira-Smith O, „ Un biomarker care a identificat celulele umane senescente în cultură și în pielea îmbătrânită in vivo ” , Proc. Natl. Acad. Știință. SUA , vol. 92, nr . 20,Septembrie 1995, p. 9363–7 ( PMID 7568133 , PMCID 40985 , DOI 10.1073 / pnas.92.20.9363 )
(în) Bassaneze V Miyakawa AA Krieger JE, " O metodă chimiluminiscentă cantitativă pentru studierea și replicarea senescenței premature induse de stres în culturile celulare " , Anal. Biochimie. , vol. 372, n o 2Ianuarie 2008, p. 198–203 ( PMID 17920029 , DOI 10.1016 / j.ab.2007.08.016 )
(în) Gary RK Kindell SM, " Test cantitativ al activității beta-galactozidazei asociate senescenței în extracte de celule de mamifere " , Anal. Biochimie. , vol. 343, n o 2August 2005, p. 329–34 ( PMID 16004951 , DOI 10.1016 / j.ab.2005.06.003 )
(în) Itahana K, J Campisi, Dimri GP, " Metode de detectare a biomarkerilor senescenței celulare: testul beta-galactozidazei asociat senescenței " , Methods Mol. Biol. , vol. 371,2007, p. 21–31 ( PMID 17634571 )
(în) Lee BY, Han JA, Im JS, Morrone A, Johung K Goodwin EC Kleijer WJ DiMaio D Hwang ES, " Senescence-associated beta-galactosidase is lysosomal beta-galactosidase " , Aging Cell , vol. 5, n o 2Aprilie 2006, p. 187–95 ( PMID 16626397 , DOI 10.1111 / j.1474-9726.2006.00199.x )
(în) Gebler AD, Aebersold R, SG Withers, " Glu-537, nu Glu-461, este nucleofilul din situl activ al (lacZ) beta-galactozidazei din Escherichia coli " , J. Biol. Chem. , vol. 267, nr . 16,Iunie 1992, p. 11126–30 ( PMID 1350782 , citiți online )
(în) Yuan J, Martinez-Bilbao M, Huber RE, „ Substituții pentru Glu-537 de beta-galactozidază din Escherichia coli determină scăderi mari ale activității catalitice ” , Biochem. J. , voi. 299 (Pt 2),Aprilie 1994, p. 527–31 ( PMID 7909660 , PMCID 1138303 )
(în) McCarter JD, Burgoyne DL, Miao S, Zhang S, JW Callahan, SG Withers, " Identificarea Glu-268 ca nucleofil catalitic al precursorului beta-galactozidazei lizozomale umane prin spectrometrie de masă " , J. Biol. Chem. , vol. 272, n o 1,ianuarie 1997, p. 396–400 ( PMID 8995274 , DOI 10.1074 / jbc.272.1.396 )
GP Dimri , X Lee , G Basile și M Acosta , „ Un biomarker care identifică celulele umane senescente în cultură și în îmbătrânirea pielii in vivo. ”, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , vol. 92, nr . 20,26 septembrie 1995, p. 9363–9367 ( ISSN 0027-8424 , PMID 7568133 , citit online , accesat la 27 aprilie 2021 )
„ Îmbătrânire ” , la www.aging-us.com (accesat la 27 aprilie 2021 )
„ Îmbătrânire ” , la www.aging-us.com (accesat la 27 aprilie 2021 )