Β galactosidase là gì? Các nghiên cứu khoa học về Β galactosidase

β-Galactosidase, còn gọi là lactase, là enzyme hydrolase quan trọng trong việc thủy phân glycosid, chuyển hóa lactose thành glucose và galactose. Nó là protein phức hợp thường tồn tại dưới dạng tetramer, có vị trí hoạt động để phản ứng thủy phân diễn ra. Ứng dụng của β-galactosidase rất đa dạng, từ nghiên cứu vi sinh, hỗ trợ tiêu hóa lactose, đến sản xuất thực phẩm không lactose. Các đột biến của enzyme này có thể dẫn đến không dung nạp lactose bẩm sinh, ảnh hưởng đến quá trình tiêu hóa.

β-Galactosidase: Tổng Quan và Chức Năng

β-Galactosidase, thường được biết đến với tên gọi lactase ở động vật có vú, là một enzyme thuộc nhóm hydrolase. Enzyme này chịu trách nhiệm xúc tác phản ứng thủy phân glycosid, tách các đơn vị monomer từ các phân tử phức tạp hơn. Một trong những vai trò chính của β-galactosidase là chuyển hóa lactose thành glucose và galactose, hai loại đường đơn giản mà cơ thể dễ dàng hấp thụ.

Cấu Trúc

β-Galactosidase là một protein phức hợp, thường tồn tại dưới dạng tetramer, tức là tổ chức từ bốn tiểu đơn vị polypeptide. Mỗi tiểu đơn vị có một vị trí hoạt động nơi phản ứng thủy phân xảy ra. Enzyme này quan trọng nhất trong nhóm các enzyme glycoside hydrolase và đặc điểm cấu trúc của nó được xác định bởi các tương tác phức tạp giữa các phân tử protein tạo thành.

Cơ Chế Hoạt Động

Trong phản ứng enzymatic, β-galactosidase xúc tác quá trình chuyển hóa các phân tử lactose thông qua việc thêm một phân tử nước để phá vỡ liên kết glycosid. Quá trình này đòi hỏi sự hình thành phức hợp enzyme-substrate, trong đó lactose được gắn kết với vị trí hoạt động của enzyme, sau đó bị thủy phân để tách thành glucose và galactose.

Ứng Dụng Sinh Học và Công Nghiệp

Trong sinh học và y học, β-galactosidase đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu vi sinh vật và quá trình tiêu hóa lactase ở người. Ở những người thiếu hụt enzyme này, lactose không được tiêu hóa hoàn toàn, dẫn đến tình trạng không dung nạp lactose. Trong công nghiệp thực phẩm, β-galactosidase được sử dụng để sản xuất các sản phẩm không lactose, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng nhạy cảm với loại đường này.

Các Dạng Đột Biến và Tầm Quan Trọng

Như nhiều enzyme khác, β-galactosidase có thể bị ảnh hưởng bởi các đột biến gen, dẫn đến các dạng enzyme có hoạt tính thấp hoặc không hoạt động. Các đột biến này có thể dẫn đến sự không dung nạp lactose bẩm sinh - một trạng thái hiếm trong đó trẻ sơ sinh không sản xuất β-galactosidase đủ để tiêu hóa lactose từ sữa mẹ.

Kết Luận

β-Galactosidase là một enzyme có vai trò vô cùng quan trọng trong cả sinh học và công nghiệp. Hiểu rõ về cấu trúc, cơ chế hoạt động, và ứng dụng của nó không chỉ giúp cải thiện sức khỏe và dinh dưỡng của con người mà còn mở ra những cơ hội mới trong nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh học.

Danh sách công bố khoa học về chủ đề "β galactosidase":

Senescence‐associated β‐galactosidase is lysosomal β‐galactosidase
Aging Cell - Tập 5 Số 2 - Trang 187-195 - 2006
Summary

Replicative senescence limits the proliferation of somatic cells passaged in culture and may reflect cellular aging in vivo. The most widely used biomarker for senescent and aging cells is senescence‐associated β‐galactosidase (SA‐β‐gal), which is defined as β‐galactosidase activity detectable at pH 6.0 in senescent cells, but the origin of SA‐β‐gal and its cellular roles in senescence are not known. We demonstrate here that SA‐β‐gal activity is expressed from GLB1, the gene encoding lysosomal β‐D‐galactosidase, the activity of which is typically measured at acidic pH 4.5. Fibroblasts from patients with autosomal recessive GM1‐gangliosidosis, which have defective lysosomal β‐galactosidase, did not express SA‐β‐gal at late passages even though they underwent replicative senescence. In addition, late passage normal fibroblasts expressing small‐hairpin interfering RNA that depleted GLB1 mRNA underwent senescence but failed to express SA‐β‐gal. GLB1 mRNA depletion also prevented expression of SA‐β‐gal activity in HeLa cervical carcinoma cells induced to enter a senescent state by repression of their endogenous human papillomavirus E7 oncogene. SA‐β‐gal induction during senescence was due at least in part to increased expression of the lysosomal β‐galactosidase protein. These results also indicate that SA‐β‐gal is not required for senescence.

The genetic control and cytoplasmic expression of “Inducibility” in the synthesis of β-galactosidase by E. coli
Journal of Molecular Biology - Tập 1 Số 2 - Trang 165-178 - 1959
2.2 Å resolution cryo-EM structure of β-galactosidase in complex with a cell-permeant inhibitor
American Association for the Advancement of Science (AAAS) - Tập 348 Số 6239 - Trang 1147-1151 - 2015
Pushing the limits of electron microscopy

Recent advances in cryo–electron microscopy (cryo-EM) allow structures of large macromolecules to be determined at near-atomic resolution. So far, though, resolutions approaching 2 Å, where features key to drug design are revealed, remain the province of x-ray crystallography. Bartesaghi et al. achieved a resolution of 2.2 Å for a 465-kD ligand-bound protein complex using cryo-EM. The density map is detailed enough to show close to 800 water molecules, magnesium and sodium ions, and precise side-chain conformations. These results bring routine use of cryo-EM in rational drug design a step closer.

Science , this issue p. 1147

Evidence for Nonidentical Chains in the β-Galactosidase of Escherichia coli K12
Journal of Biological Chemistry - Tập 240 Số 6 - Trang 2478-2484 - 1965
Macular cherry-red spots and myoclonus with dementia: Coexistent neuraminidase and β-galactosidase deficiencies
Biochemical and Biophysical Research Communications - Tập 82 Số 2 - Trang 589-595 - 1978
Immobilization and characterization of β‐galactosidase in thermally reversible hydrogel beads
Wiley - Tập 24 Số 1 - Trang 21-38 - 1990
Abstract

β‐Galactosidase has been immobilized within thermally reversible hydrogel beads and has been studied in batch and packed bed reactor systems. The enzyme was entrapped in a copolymer hydrogel of N‐isopropylacrylamide (NIPAAm) and acrylamide (AAm) as beads were formed in an inverse suspension polymerization. A reversible deswelling and reswelling of the hydrogel matrix was induced by first warming and then cooling through 37–40°C, which is the lower critical solution temperature, LCST, of the backbone copolymer. The optimum temperature for maximum activity of the immobilized enzyme‐gel bead system was found to be 30–357deg;C in a batch mode and 40°C in a packed bed reactor, which were both below the 50°C optimum for the free enzyme. These differences are understandable, since the mass transfer rates of substrate and product within the pores of the gel matrix are controlled mainly by the temperature, so therefore it is the temperature which governs the overall activity of the immobilized enzyme system. It was also found that when the operational temperature in the packed bed reactor was cycled between temperatures below (35°C) and above (45°C) the copolymer gel LCST, the activity of the immobilized enzyme almost fully recovered after each cycle. In fact, the enzyme‐gel system exhibited a complete “shut‐off” in activity at 50°C which was the temperature where the free enzyme showed its maximum activity. The thermal cycling operation of LCST enzyme‐gel beads can be used to enhance overall activity and productivity of a packed bed reactor, when compared to isothermal operation of this reactor. This is due to the thermally induced “pumping” which enhances mass transfer rates of substrate in and product out of the gel beads.

Tổng số: 1,259   
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 10