ГЛЮКОЗИДАЗЫ

ГЛЮКОЗИДАЗЫ (D-глюкозид-глюкогидролазы; КФ 3. 2. 1) — группа ферментов, относящихся к классу гидролаз и гидролизующих глюкозидную связь в молекулах простых глюкозидов, олиго- и полисахаридов. Генетически обусловленная недостаточность отдельных представителей Г. является причиной многих наследственных заболеваний человека.

Реакция, катализируемая Г., приводит к образованию свободной глюкозы и спирта:

где R — аглюкон, т. е. часть молекулы, связанная глюкозидной связью с глюкозильным остатком, Аглюконовой частью молекул атакуемых Г. субстратов могут быть различные оксисоединения жирного, ароматического и карбоциклического рядов, а также глюкоза и ее производные. Кроме реакции гидролиза, большинство Г. катализирует также реакцию трансглюкозилирования. Г. специфичны по отношению к конфигурации глюкозидной связи и на этом основании делятся на альфа- и бета-глюкозидазы.

Альфа-Глюкозидазы широко распространены в природе и найдены у бактерий, низших грибов, растений, животных и человека. У млекопитающих и человека активность альфа-глюкозидаз обнаружена во всех органах, тканях и биол, жидкостях.

Бета-Глюкозидазы найдены у микроорганизмов, растений, моллюсков, млекопитающих и человека.

Альфа-Глюкозидазы расщепляют как синтетические альфа-глюкозиды (фенил-,пара-нитрофенил-, 4-метил умбеллиферил-альфа-D-глюкопиранозиды и др.), так и природные субстраты (мальтозу и ее полимерные гомологи, сахарозу, трегалозу и ряд др.). Благодаря способности альфа-глюкозидаз расщеплять мальтозу их часто называют мальтазами. Из некоторых биол, источников альфа-глюкозидазы выделены в высокоочищенном состоянии. Они представляют собой хорошо растворимые в воде белки, не требующие для проявления своей активности присутствия кофакторов.

Молекулярная масса альфа-глюкозидаз варьирует в широких пределах в зависимости от источника фермента (от 60 000 до 300 000). В ряде случаев установлена субъединичная структура альфа-глюкозидаз. Связывание молекулы субстрата с их активным центром осуществляется с помощью гидроксильных групп у 2, 3, 4 и 6-го атомов углерода концевого остатка глюкозы.

Это определяет абсолютную специфичность альфа-глюкозидаз по отношению к глюконовой части субстрата. Общими для всех альфа-глюкозидаз ингибиторами являются глюкоза — конечный продукт реакции, катализируемой альфа-глюкозидазами, а также глюконолактон, мезоэритрит и трис.

Оптимальные значения pH для альфа-глюкозидаз находятся либо в области от 4 до 5 (кислые альфа-глюкозидазы), либо от 6 до 7 (нейтральные альфа-глюкозидазы). Кислые альфа-глюкозидазы локализованы в лизосомах, нейтральные — в микросомах и гиалоплазме. Физиол, значение альфа-глюкозидаз слизистой оболочки тонкого кишечника состоит в гидролитическом расщеплении до глюкозы олиго-сахаридов, попадающих в организм с пищей или образованных в результате гидролиза крахмала пищи под действием альфа-амилазы (см. Гликогенозы).

бета-Глюкозидазы (КФ 3. 2. 1. 21) катализируют гидролиз бета-глюкозидной связи в природных и синтетических бета-глюкозидах и различных ди- и олигосахаридах (целлобиозе, ламинарибиозе, гентиобиозе и т. д.). В отличие от альфа-глюкозидаз связывание молекулы субстрата с активным центром бета-глюкозидаз осуществляется с помощью гидроксильных групп у 2, 3 и 4-го атомов углерода остатка глюкозы, благодаря чему бета-глюкозидаза наряду с бета-глюкозидами способна расщеплять 6-дезоксибета-глюкозиды и бета-D-ксилопиранозиды. Многие свойства бета-глюкозидаз подобны аналогичным свойствам альфа-глюкозидаз (отсутствие кофакторов, близкие значения оптимальных величин pH, структура ингибиторов).

Методы определения активности альфа- и бета-глюкозидаз, применяемые в лабораторной практике, также сходны: при использовании природных субстратов определение активности Г. основывается на измерении (напр., глюкозооксидазным методом) количества глюкозы, образующейся в результате ферментативной реакции. При использовании в качестве субстратов фенил-, пара-нитрофенил или 4-метилумбеллиферил-глюкозидов определение активности Г. сводится к измерению количества образующихся фенола, пара-нитрофенола или метилумбеллиферола соответственно.

В организме человека обнаружена бета-глюкозидаза с оптимумом pH 4,0. Специфическим субстратом для этого фермента служит бета-глюкоцереброзид, благодаря чему эта бета-глюкозидаза получила название кислой бета-глюкоцереброзидазы. В отличие от всех известных Г., кислая бета-глюкоцереброзидаза представляет собой многокомпонентный фермент, состоящий из лабильного высокомолекулярного белка, обладающего каталитическими свойствами и прочно связанного с мембраной, и термостабильного, не связанного с мембраной низкомолекулярного эффектора гликопротеидной природы. Каждая из составляющих этого ферментативного комплекса в отдельности не обладает активностью бета-глюкозидазы, и лишь взаимодействие каталитического и эффекторного белков, происходящее в присутствии кислого фосфолипида, приводит к образованию активной бета-глюкоцереброзидазы. Отсутствие в органах и тканях человека одного из компонентов этого комплекса является причиной тяжелой наследственной формы гликолипидоза — болезни Гоше (см. Гоше болезнь).

См. также Гидролазы.

Библиография: Бадалян Л. О., Таболин В. А. и Вельтищев Ю. Е. Наследственные болезни у детей, М., 1971; Биохимическая диагностика наследственных заболеваний, под ред. Е. Л. Розен-фельда и Т. Т. Березова, с. 46, М., 1974; Кочетков Н. К. ид р. Химия углеводов, М., 1967; Но М. W. a.o. Glucoce-rebrosidase, reconstitution of activity from macromolecular components, Biochem. J., v. 131, p. 173, 1973; R e e s e E. Т., M a-g u i r e A. H. a. P a r r i s h F. W. Glu-cosidasesand exo-glucanases, Canad. J. Biochem., v. 46, p. 25, 1968.

Д. М. Беленький.