LIPAZY- enzymy katalizujace hydrolizę i syntezę długołańcuchowych acylogliceroli, ale nie tylko.
Lipazy ktalizuja reakcje:
- hydrolizy
- estryfikacji
- transestryfikacji
- laktonizacji
- inne
Lipazy są enzymami pozakomórkowymi, dzięki czemu umożliwiają komórce rozkład substancji na zewnątrz komórki i pobieranie mniejszych cząsteczek.
Lipazy hydrolizują wiązanie estrowe obecne w acyloglicerolach, przez co uwalniane są kwasy tłuszczowe i glicerol. Mechanizm reakcji jest podobny do tego, który występuje w przypadku reakcji katalizowanych przez proteazy serynowe.
Miejsce aktywne lipaz zawiera katalityczna triadę (podobna do występującej w proteazach serynowych), która składa się z reszty nukleofilowej (we wszystkich do tej pory poznanych lipazach jest nią reszta Ser), katalitycznej reszty kwasowej ( Asp lub Glu) i z reszty His- zawsze w tej kolejności w sekwencji aminokwasowej.
Enzymy lipolityczne charakteryzują się drastycznym wzrostem aktywności, kiedy działają na powierzchni styku miedzy lipidem a woda w micelarnych lub zemulgowanych substratach- zjawisko to zwane jest aktywacja „miedzypowierzchniowa”. Ten wzrost aktywności enzymatycznej jest spowodowany zmianami strukturalnymi w regionie miejsca aktywnego.
(W nieobecności powierzchni kontaktu miedzy lipidem a woda miejsce aktywne jest przykryte przez tzw. wieczko. W obecności hydrofobowych substancji wieczko się otwiera sprawiając, że katalityczne reszty staja się dostępne dla substratu i odsłaniana jest duża hydrofobowa powierzchnia, która oddziałuje z lipidem. Jednak nie wszystkie lipazy wykazują taka aktywacje- wyjątek stanowi np. lipaza z B. subtilis, która nie ma wieczka przykrywającego miejsce aktywne w nieobecności powierzchni kontaktu lipidu z woda.)
KLASYFIKACJA LIPAZ BAKTERYJNYCH:
47 lipaz bakteryjnych zostało zidentyfikowanych i zebranych w 6 rodzin ze względu na podobieństwo
sekwencji aminokwasowej.
• RODZINA I: najliczniejsza, należą do niej 22 lipazy pogrupowane w 6 podrodzin:
o Podrodzina 1 i 2- wiele lipaz ze szczepów Pseudomonas (np. P.aeruginosa, P.fragi) ; lipazy te są wydzielane z komórki przez tzw. sekreton- kompleks składajacy się z ok.14 różnych białek
o Podrodzina 3- np. lipaza z P.fluorescens; lipazy te są wydzielane z komórki przez tzw. eksporter ABC składajacy się z 3 różnych białek
o Podrodzina 4- lipazy ze szczepów Bacillus, najmniejsze znane lipazy (ok.19,6 kDa)
o Podrodzina 5- np. lipaza ze Staphylococcus hyicus (jedyna, która hydrolizuje fosfolipidy)
• RODZINA II: lipazy należące do tej rodziny różnią się znacznie trzeciorzedowa struktura od pozostałych lipaz; zaliczono tu także esterazy zlokalizowane w zewnętrznej błonie z P.aeruginosa i
Salmonella typhimurium
• RODZINA III: pozakomórkowe lipazy ze szczepów Streptomyces i z psychrofilnego szczepu Moraxella
• RODZINA IV: grupa lipaz „zaadaptowanych do zimna”, które wykazują podobieństwo do ssaczych
lipaz wrażliwych na hormony
• RODZINA V: lipazy należące do tej grupy wykazują strukturalne podobieństwa do dehalogenaz, haloperoksydaz i hydrolaz epoksydów
• RODZINA VI: esterazy, które sa małymi białkami zlokalizowanymi w bakteryjnej cytoplazmie
PYTANIE:
Dlaczego lipazy maja szerokie zastosowanie?
Przez swoje właściwosći:
Rozpuszczalne w wodzie
Maksymalna aktywność wykazują w zakresie pH od 5,6 do 8,5
Nie wymagają kofaktorów
Są stabilne w środowisku niewodnym
Optymalna temperatura od 30 do 40° C
Charakteryzują się zdolnością do przyjęcia konformacji odpowiednich dla substratów znacznie różniących się wielkościami cząsteczki zachowując jednocześnie enancjoselektywność
Do przeprowadzenia reakcji często wystarczają preparaty średnio
oczyszczone, na przykład proszki acetonowe
Aktywacja na granicy faz woda-tłuszcz
Lipazy charakteryzuje specyficzność substratów, a także regioselektywność i enancjoselektywność
Wykazuja specyficzność w stosunku do hydrolizowanego
Lipazy ktalizują reakcje:
- hydrolizy
- estryfikacji
- transestryfikacji
- laktonizacji
- inne
W wyniku enzymatycznych syntez powstają:
leki
herbicydy
insektycydy
emulgatory
substancje zapachowe
aromaty
słodziki
kwasy
alkohole
polimery
peptydy
steroidy
cukry
lipidy
zw. Metaloorganiczne
Lipazy katalizują enancjoselektywną hydrolize acyklicznych i cyklicznych estrów 2-azydoalkoholi, prekursorów 2-aminoalkoholi.Substancje te są prekursorami wielu związków istotnych w medycynie.
Lipazy znalazły zastosowanie w produkcji triglicerydów kwasów nienasyconych. Chemiczne metody otrzymywania triglicerydów nie zdaja egzaminu w przypadku niestabilnych, wymagających łagodnych warunków kwasów wielonienasyconych.
Specyficzność lipaz katalizujących reakcje transestryfikacji stwarza możliwosci
otrzymywania różnych produktów przemysłu tłuszczowego:
- wysokogatunkowych tłuszczów
- olejów
- substancji cenionych w żywieniu dietetycznym
- wyrobach cukierniczych
Potencjał katalityczny lipaz znalazł zastosowanie w enzymatycznej i
chemoenzymatycznej syntezie polimerów dzięki swojej specyficzności lipazy
katalizują powstawanie polimerów będących produktami polikondensacji zw.
Zawierających grupę kwasowa i alkoholowa.
Polimery powstają na drodze katalizowanej przez lipazy transestryfikacji
polimerycznych alkoholi, jak i hydrolizy ich estrów w roztworze wodnym. W obecności enzymów zachodzi również kopolimeryzacja z otwarciem pierścieni laktozowych.
Lipazy w rozpuszczalnikach organicznych katalizuja synteze wiazania amidowego. Amidy powstają w wyniku reakcji kwasów tłuszczowych z aminami.
W reakcji ß - hydroksyestrów z aminami w obecności lipazy z Candida antarctica, powstają chiralne 3 - hydroksyaminy, prekursory 1,3 - alkoholi, które sa materiałami wyjściowymi do produkcji leków antydepresyjnych, a także antybiotyków.