The sukrase , juga dikenal sebagai kompleks sukrase-isomaltase adalah membran yang kompleks dengan aktivitas enzimatik α-glikosilase milik kelompok integral hidrolase (glycosidases dan peptidases terdiri).
Ia hadir di mikrovili usus banyak hewan darat seperti mamalia, burung, dan reptil. Menurut sumber bibliografi yang berbeda, nama lain yang diterima untuk enzim ini adalah oligo-1,6-glukosidase, α-metil glukosidase, isomaltase dan oligosakarida α-1,6-glukosidase.
Representasi grafis dari mekanisme aksi sukrase (Sumber: NuFS, San Jose State University via Wikimedia Commons)
Ini adalah enzim dengan aktivitas yang mirip dengan invertase yang ditemukan pada tumbuhan dan mikroorganisme. Fungsi utamanya adalah menghidrolisis ikatan glikosidik antara monosakarida (glukosa dan fruktosa) yang membentuk sukrosa yang dicerna dengan makanan.
Ini memiliki fungsi pencernaan yang sangat penting, karena sukrosa tidak dapat diangkut sebagai disakarida ke dalam sel usus dan, oleh karena itu, hidrolisisnya memungkinkan penyerapan monosakarida penyusunnya di usus.
Sintesis dan aktivitas sukrase-isomaltase dalam sel usus hewan diatur pada banyak tingkatan: selama transkripsi dan translasi, selama glikosilasi dan juga selama pemrosesan pasca-translasi.
Ketika salah satu dari peristiwa ini gagal atau beberapa jenis mutasi terjadi pada gen yang mengkodekannya, kondisi patologis yang dikenal sebagai sindrom defisiensi sukrosa terjadi pada manusia, yang terkait dengan ketidakmampuan untuk memetabolisme disakarida.
karakteristik
Disakarida yang berfungsi sebagai substrat sukrase pada mamalia biasanya merupakan produk dari aktivitas hidrolitik enzim α-amilase saliva dan pankreas. Ini karena sukrase tidak hanya menghidrolisis ikatan glikosidik sukrosa, tetapi juga ikatan α-1,4 maltosa dan maltotriosa dan oligosakarida lainnya.
Waktu paruhnya bervariasi antara 4 dan 16 jam, sehingga sel-sel usus menginvestasikan banyak energi dalam siklus sintesis dan degradasi sukrase untuk mempertahankan aktivitasnya pada tingkat yang relatif konstan.
Perpaduan
Seperti kebanyakan enzim hidrolase integral, sukrase (sukrase-isomaltase atau SI) adalah glikoprotein yang disintesis dalam sel perbatasan sikat sebagai polipeptida prekursor yang dilambangkan dengan pro-SI.
Molekul prekursor ini diangkut ke permukaan apikal sel dan di sana ia diproses secara enzimatis oleh protease pankreas yang membaginya menjadi dua subunit berbeda: subunit isomaltase dan subunit sukrase.
Subunit isomaltase berhubungan dengan ujung terminal amino pro-SI dan memiliki segmen hidrofobik (jangkar hidrofobik) pada ujung terminal-Nnya. Hal ini memungkinkannya untuk berasosiasi dengan membran plasma sel perbatasan sikat usus.
Gen yang menyandikan kompleks ini pada manusia terletak di lengan panjang kromosom 3, dan mengingat homologi urutan yang bagus antara kedua subunit (lebih dari 40%), diduga bahwa enzim ini muncul dari peristiwa duplikasi genetik.
Kedua subunit, isomaltase dan sukrase, telah terbukti mampu menghidrolisis maltosa dan α-glukopiranosida lainnya, menjadikan dimer ini sebagai protein penting dalam pencernaan karbohidrat.
Struktur
Bentuk awal enzim sukrase, polipeptida pro-SI, kira-kira 260 kDa dan 1827 asam amino. Namun, aktivitas proteolitik dari protease pankreas menghasilkan dua subunit 140 kDa dan 120 kDa, masing-masing mewakili isomaltase dan sukrase.
Enzim ini adalah glikoprotein dengan bagian sakarida N dan O-terglikosilasi dan studi sekuensnya mengungkapkan adanya lebih dari 19 situs glikosilasi. Porsi karbohidrat mewakili lebih dari 15% berat protein dan pada dasarnya terdiri dari asam sialat, galaktosamin, manosa dan N-asetilglukosamin.
Karena dua subunit kompleks sukrase-isomaltase tidak persis sama, banyak penulis menganggap bahwa enzim ini sebenarnya adalah heterodimer di mana setiap subunit terdiri dari rantai polipeptida terglikosilasi linier yang berasosiasi melalui ikatan non-kovalen.
Subunit isomaltase memiliki segmen hidrofobik dari 20 residu asam amino yang terlibat dalam hubungannya dengan membran enterosit (sel usus) dan yang mewakili jangkar permanen dan sinyal peptida untuk menargetkan retikulum endoplasma.
Situs aktif kedua subunit, sukrase dan isomaltase, ditemukan di membran plasma enterosit, menonjol ke dalam lumen usus.
fitur
Fungsi metabolisme utama enzim seperti sukrase-isomaltase berkaitan dengan produksi glukosa dan fruktosa dari sukrosa. Monosakarida yang diangkut ke dalam sel usus dan dimasukkan ke dalam jalur metabolisme yang berbeda untuk tujuan yang berbeda.
Mekanisme kerja Sucarase-Isomaltase pada mamalia (Sumber: Areid3 via Wikimedia Commons)
Glukosa, yang mana terdapat transporter spesifik, dapat diarahkan secara intraseluler menuju glikolisis, misalnya, di mana oksidasi mengarah pada produksi energi dalam bentuk ATP dan daya reduksi dalam bentuk NADH.
Fruktosa, di sisi lain, juga dapat dimetabolisme dengan serangkaian reaksi yang dimulai dengan fosforilasi menjadi fruktosa 1-fosfat dan dikatalisis oleh fruktokinase hati. Ini memulai pemasukan substrat ini ke jalur produksi energi lainnya.
Selain itu, seperti halnya enzim invertase pada tumbuhan, aktivitas sukrase-isomaltase memiliki implikasi penting dalam aspek seluler seperti tekanan osmotik, yang biasanya mengkondisikan peristiwa fisiologis seperti pertumbuhan, perkembangan, pengangkutan molekul, dan lain-lain.
Penyakit terkait pada manusia
Ada penyakit autosomal bawaan pada manusia yang dikenal sebagai defisiensi sukrase-isomaltase atau CSID (defisiensi sukrase-isomaltase kongenital), yang terkait dengan defek pada pencernaan oligo- dan disakarida yang aktif secara osmotik.
Penyakit ini berkaitan dengan beberapa faktor simultan, di antaranya pemrosesan yang salah dari bentuk prekursor pro-SI dari enzim, mutasi genetik, kesalahan selama pengangkutan, dll. Telah diidentifikasi.
Kondisi ini sulit didiagnosis, sering disalahartikan sebagai intoleransi laktosa. Oleh karena itu, ini juga dikenal sebagai "intoleransi sukrosa".
Ditandai dengan berkembangnya kram perut, diare, muntah, sakit kepala yang disertai hipoglikemia, kurang tumbuh dan bertambahnya berat badan, gelisah dan produksi gas yang berlebihan.
Referensi
- Brunner, J., Hauser, H., Braun, H., Wilson, K., Wecker, W., O'Neill, B., & Semenza, G. (1979). Mode Asosiasi Enzim Kompleks Sukrase-Isomaltase dengan Membran Tepi Sikat Usus. The Journal of Biological Chemistry, 254 (6), 1821-1828.
- Cowell, G., Tranum-Jensen, J., Sjöström, H., & Norén, O. (1986). Topologi dan struktur kuaterner dari pro-sukrase / isomaltase dan bentuk akhir sukrase / isomaltase. Jurnal Biokimia, 237, 455-461.
- Hauser, H., & Semenza, G. (1983). Sucrase-Isomaltase: Sebuah Protein Intrinsik yang Mengintai dari Brush Border Membrane. Ulasan Kritis di Bioch, 14 (4), 319–345.
- Hunziker, W., Spiess, M., Semenza, G., & Lodish, HF (1986). Kompleks Sucrase-lsomaltase: Struktur Primer, Orientasi Membran, dan Evolusi Protein Tepi Sikat Intrinsik yang Menguntit. Sel, 46, 227-234.
- Naim, HY, Roth, J., Sterchi, EE, Lentze, M., Milla, P., Schmitz, J., & Hauril, H. (1988). Defisiensi Sucrase-Isomaltase pada Manusia. J. Clin. Menginvestasikan. , 82, 667-679.
- Rodriguez, IR, Taravel, FR, & Whelan, WJ (1984). Karakterisasi dan fungsi usus babi sukrase-isomaltase dan subunitnya yang terpisah. Eur. J. Biochem. , 143, 575-582.
- Schiweck, H., Clarke, M., & Pollach, G. (2012). Gula. Dalam Ensiklopedia Kimia Industri Ullmann (Vol. 34, hal. 72). Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
- Treem, W. (1995). Defisiensi Sukrase-Isomaltase Bawaan. Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition, 21, 1-14.