Caratteristiche, struttura, funzioni invertite

IL invertito, Conosciuto anche come β-fruttofuranoside Fruct Hydrolyse, è un enzima glicosile molto abbondante in natura. È in grado di idrolizzare il legame glucosidico tra i due monosaccaridi che costituiscono il saccarosio, producendo gli zuccheri "invertiti" di glucosio e fruttosio.

È presente in microrganismi, animali e piante, tuttavia, gli enzimi più studiati sono quelli di origine vegetale e batteri e lieviti, poiché hanno servito come modello per molti studi cinetici pionieri nel campo dell'enzima.

Struttura molecolare delle piante Enzima invertito (fonte: Jawahar Swaminathan e personale MSD presso l'European Bioinformatics Institute [Public Domain] tramite Wikimedia Commons)

L'inverto partecipava a una reazione catalitica che consente il rilascio di rifiuti di glucosio che, a seconda delle esigenze fisiologiche dell'organismo in cui è espresso, può essere utilizzato per ottenere ATP e NADH. Ciò riesce a sintetizzare i polisaccaridi di stoccaggio in diversi organelli o tessuti, tra gli altri.

Questo tipo di enzima partecipa anche al controllo della differenziazione e dello sviluppo cellulare, poiché sono in grado di produrre monosaccaridi che, nelle piante, hanno anche importanti funzioni nella regolazione dell'espressione genica.

Si trovano in genere nella pelle dei frutti della vite, nei piselli, nelle piante di pera giapponesi e nella farina d'avena. Sebbene gli enzimi più sfruttati commercialmente siano quelli di lieviti come S. cerevisiae e quelli di alcuni tipi di batteri.

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Caratteristiche

In natura, si possono trovare diverse forme di invertito e questo dipende principalmente dall'organismo che viene considerato. I lieviti, ad esempio, hanno due tipi di invertiti: un intracellulare o citosolico e un altro extracellulare o periplasmatico (tra la parete cellulare e la membrana plasmatica).

Nei batteri, quelli invertiti funzionano nell'idrolisi del saccarosio, ma di fronte ad alte concentrazioni di questo substrato, mostrano anche un'attività di fruttosiltransferasi, in quanto sono in grado di trasferire i rifiuti fruttosil.

Poiché questi enzimi possono funzionare in gamme molto ampie di pH, alcuni autori hanno proposto di poter essere classificati come:

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- Acidica (pH tra 4.5 e 5.5)

- Neutro (pH vicino a 7) 

- Alcalino (pH tra 6.5 e 8.0).

Alcaline invertite sono state riportate nella maggior parte delle piante e cianobatteri, mentre i batteri sono attivi invertiti a pH e pH alcalino.

Inverti vegetali

Nelle piante ci sono tre tipi di enzimi invertiti, che si trovano in diversi compartimenti subcellulari e che hanno diverse caratteristiche e proprietà biochimiche.

Allo stesso modo, le funzioni di ciascun tipo di invertito descritto sono diverse, poiché apparentemente "dirigono" il disaccaridi di saccarosio in percorsi cellulari specifici nella pianta.

Quindi, secondo la loro posizione subcellulare, gli inverti vegetali possono essere:

- Inverti vacuolari

- Inverti extracellulari (sulla parete cellulare)

- Invertito citosolico.

Gli inverti vacuolari esistono come due isoforme solubili e acide nel lume del vacuola, nel frattempo che gli inverti "extracellulari" sono proteine ​​della membrana periferica, associate alla membrana plasmatica attraverso le interazioni ioniche.

Poiché sia ​​gli inverti vacuolari che extracellulari catalizzano l'idrolisi del saccarosio che iniziano con il residuo di fruttosio, questi sono stati chiamati β-fragosuranosidasi e è stato dimostrato che agiscono anche su altri oligosaccaridi che contengono residui di β-frutto, cioè non sono specifici.

L'altro tipo di inverte vegetali è quello di invertito citosolico, che esistono anche come due isoforme neutre/alcaline. Questi sono specifici per il saccarosio e non sono stati studiati come gli altri due.

Struttura

La maggior parte degli invertiti descritti finora hanno forme Dimicr e persino multimeriche. Gli unici monomerici invertiti che sono noti sono i batteri e, in questi organismi, hanno un peso molecolare tra 23 e 92 kDa.

Gli inverti vacuolari ed extracellulari delle piante hanno pesi molecolari tra 55 e 70 kDa e la maggior parte sono N-glicosilato. Ciò che è vero per la maggior parte degli inverti extracellulari trovati in natura, che sono associati alla faccia esterna della membrana plasmatica.

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L'isoenzima dei lieviti ha pesi molecolari leggermente più alti, in quanto sono tra 135 e 270 kDa.

Altri studi condotti con enzimi batterici hanno anche dimostrato che questi enzimi hanno un centro catalitico ricco di strutture pianeggiate da β.

Funzioni

A seconda dell'organismo in cui sono espressi, gli enzimi invertiti possono svolgere molte funzioni fondamentali, aggiuntive al trasporto di zucchero e all'idrolisi del saccarosio ai loro monosaccaridi costituenti. Tuttavia, le funzioni naturali più riviste sono di piante.

Funzioni metaboliche di invertite nelle piante

Il saccarosio, che è substrato per l'enzima invertito, è uno degli zuccheri che si verifica nelle piante durante la fotosintesi, dopo che l'anidride carbonica è ridotta, in presenza di luce, per formare carboidrati e acqua.

Questi carboidrati sono la principale fonte di energia e carbonio dei tessuti vegetali non fotosintetici e devono essere trasportati vascolari attraverso il floema e dalle foglie, che sono i principali organi fotosintetici.

A seconda dell'investimento che partecipa, i residui di glucosio e fruttosio ottenuti dall'idrolisi di questo saccaros.

Altre funzioni importanti nelle piante

Oltre ad essere cruciali per ottenere energia metabolica, i vegetali invertiti partecipano al controllo dell'osmoregolazione e alla crescita e all'allungamento delle cellule vegetali.

Questo è il prodotto dell'aumento della pressione osmotica generata dall'idrolisi del saccarosio, che genera due nuove molecole osmoticamente attive: glucosio e fruttosio.

Se viene fatta una revisione bibliografica, sarà facile.

È stato stabilito che invertita è la connessione tra degradazione dei carboidrati e risposte patogene, poiché questo enzima fornisce zuccheri che aumentano l'espressione dei geni inducibili allo zucchero, che di solito sono correlati all'espressione delle proteine ​​legate ai patogeni (PR, PR, inglese Patogeno correlato).

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Sfruttamento industriale del microrganismo invertito

Dalla sua scoperta, le reazioni catalizzate da quelle invertite sono state sfruttate industrialmente in numerosi settori commerciali, tra cui l'industria della birra o il fornaio.

Nell'area del cibo, quelli invertiti vengono utilizzati per la preparazione di gelatine e marmellate, caramelle, coperture liquide o ripieni di biscotti e cioccolatini. Inoltre, una delle sue applicazioni più popolari è quella della produzione di sciroppo, poiché hanno un contenuto di zucchero più elevato, ma non sono suscettibili alla cristallizzazione.

Nell'industria farmaceutica sono utili per la preparazione di sciroppi per la tosse e compresse di aiuti digestivi, nonché per la sintesi di probiotici e prebiotici, alimenti per bambini e formulazioni di alimenti animali (specialmente per bovini e api).

Sono stati anche utilizzati nell'industria cartacea, per la produzione di cosmetici, per la produzione di alcol etilico e acidi organici come l'acido lattico e altri. Vegetali invertiti sono anche sfruttati per la sintesi di sfregamento naturale.

Riferimenti

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