β-Galactosidase | |||||||||||||||||||
β-Galactosidase de Penicillum sp. ( PDB 1TG7 ) | |||||||||||||||||||
Principais características | |||||||||||||||||||
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Nome aprovado | β-Galactosidase 1 | ||||||||||||||||||
Símbolo | GLB1 | ||||||||||||||||||
Sinônimos | ELNR1, MPS4B, EBP | ||||||||||||||||||
EC No. | 3.2.1.23 | ||||||||||||||||||
Homo sapiens | |||||||||||||||||||
Locus | 3 p 22.3 | ||||||||||||||||||
Peso molecular | 76 075 Da | ||||||||||||||||||
Número de resíduos | 677 aminoácidos | ||||||||||||||||||
Links acessíveis a partir de GeneCards e HUGO . | |||||||||||||||||||
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EC No. | EC |
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Número CAS |
IUBMB | Entrada IUBMB |
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IntEnz | Vista IntEnz |
BRENDA | Entrada BRENDA |
KEGG | Entrada KEGG |
MetaCyc | Via metabólica |
PRIAM | Perfil |
PDB | RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum |
VAI | AmiGO / EGO |
A β-galactosidase , às vezes abreviada como beta-gal ou β-gal, é uma hidrolase cujo papel é hidrolisar os β-galactosídeos de forma ousada . Os seus substratos preferidos podem ser gangliósido GM1 , lactosilceramidas , lactose , bem como várias glicoproteínas . É um homotetrâmero composto por quatro subunidades semelhantes de 116 kDa cada.
Está envolvida no metabolismo da galactose e esfingolipídios , bem como na biossíntese de glicoesfingolipídios .
Sua ausência (ou presença fraca) no intestino é a principal causa da incapacidade de digerir a lactose em humanos : falamos de intolerância à lactose . Geneticamente, uma deficiência no gene GLB1 causa mucopolissacaridose tipo IV (MPS4), galactosialidose ou gangliosidose GM1.
A primeira β-galactosidase a ser sequenciada é a de E. coli , em 1970. É constituída por 1024 resíduos de aminoácidos . A proteína é composta por quatro cadeias e tem massa molecular de 464 kDa . Cada unidade possui cinco domínios , sendo que o terceiro possui o site ativo . Esta enzima pode ser separada em dois peptídeos, LacZα e LacZΩ, nenhuma de suas unidades sendo capaz de ser ativa por si mesma. Esta característica é usada em muitos vetores de clonagem para completar a complementação α das cadeias específicas artificiais de Escherichia coli , o peptídeo mais curto (LacZα) sendo codificado pelo plasmídeo, enquanto o peptídeo mais longo (LacZΩ) é codificado em trans pelo cromossomo bacteriano . Quando os fragmentos de DNA são inseridos no vetor e a produção de LacZα é interrompida, a célula não apresenta mais atividade de β-galactosidase. Isso resulta na presença de dois tipos de recombinantes: aqueles capazes de degradar a lactose e aqueles que não podem.
Em 1995, Dimri et al. propor uma nova isoforma de β-galactosidase possuindo uma atividade máxima em pH 6,0 que só seria expressa durante a senescência (a cessação irreversível do crescimento celular). Até mesmo um protocolo de medição específico foi desenvolvido. Hoje sabemos que isso corresponde a um acúmulo de β-galactosidase lisossomal endógena e sua expressão não é útil para a senescência. Apesar de tudo, essa enzima continua sendo um biomarcador de escolha para a fase de senescência das células, devido à facilidade de ser detectada.
O sítio ativo da β-galactosidase catalisa a hidrólise de seu substrato por ligações "superficiais" e "profundas". Os íons K + , bem como os íons Mg ++ , são necessários para se obter uma ação ótima da enzima. A ligação covalente ao substrato é feita através do grupo carboxila terminal da cadeia lateral de um ácido glutâmico .
Em E. coli , pensava-se que o aminoácido Glu 461 estava envolvido nesta reação de substituição. Agora sabemos que este aminoácido é na verdade um catalisador ácido e que é antes Glu 537 que é o intermediário covalente.
Em humanos , o pólo nucleofílico de hidrólise é Glu 268 .
A beta-galactosidase associada à senescência (SA-β-gal ou β -galactosidase associada à senescência ) é uma enzima semelhante à hidrolase que catalisa a hidrólise do monossacarídeo β-galactosídeo apenas em células senescentes. A beta-galactosidase associada à senescência, junto com p16 Ink4A , é considerada um biomarcador da senescência celular.
A sua existência foi proposta em 1995 após a observação de que, quando os ensaios da beta-galactosidase foram realizados a pH 6, apenas as células em estado de senescência desenvolvem coloração. Foi proposto um teste citoquímico baseado na produção de um precipitado tingido de azul que resulta da clivagem do substrato cromogênico X-Gal, que se cora de azul quando clivado pela galactosidase. Desde então, ensaios quantitativos ainda mais específicos foram desenvolvidos para sua detecção em pH 6,0. Hoje, esse fenômeno é explicado pela superexpressão e acúmulo de beta-galactosidase lisossomal endógena especificamente em células senescentes. Sua expressão não é necessária para a senescência. No entanto, continua sendo o biomarcador mais amplamente usado para células senescentes e envelhecidas, pois é fácil de detectar e confiável tanto in situ quanto in vitro .
Essa enzima é procurada em galerias de identificação bacteriana: na ausência de degradação da lactose , questiona-se sobre a presença dessa enzima, e sobre a presença de uma porina , molécula transportadora de proteína de membrana.
O isopropil β-D-1-tiogalactopiranosídeo ou IPTG tem a capacidade de se ligar e inibir o repressor lac, induzindo assim a transcrição do gene que codifica β-galactosidase .
Β-galactosidase serve como um controle de transformação em uma placa de Petri para células bacterianas que integraram um plasmídeo contendo o gene Lac Z que codifica β-galactosidase.
Ao cultivar as células em um meio contendo X-ga l (substrato incolor), é possível selecionar as bactérias que integraram o plasmídeo contendo Lac Z. Na verdade, aquelas que integraram Lac Z codificam β-galactosidase que irá clivar o X- gal, o X-gal clivado ficará azul. As bactérias que não integraram Lac-Z não expressarão β-galactosidase e permanecerão brancas porque a X-gal não é clivada.