From Proteopedia

Human Lactose synthase

מבוא

לקטוז סינתאז הוא אנזים המעורב בביוסינתזה של לקטוז (Lactose), לקטוז מכונה גם סוכר החלב (דו סוכר המורכב מהסוכרים גלוקוז וגלקטוז) . אנזים זה חיוני לייצור לקטוז בבלוטות החלב אצל יונקים. לקטוז סינתאז אנושי תפקיד קריטי בתהליך ההנקה על ידי זירוז סינתזה של הלקטוז, הפחמימה העיקרית בחלב. פעילותו חיונית לספק לילודים מקור אנרגיה זמין ותורמת להיבטים שונים של בלוטות החלב תזונת תינוקות, בריאות המעיים והתפתחות . סינתאז לקטוז מורכב משתי תת יחידות: β1,4-galactosyltransferase היא תת היחידה האחראית על הפעילות הקטליטית; ותת יחידה שניה ,, מווסת את הפעילות של תת היחידה הראשונה. β4Gal-T1 מתבטא בשכיחות באברוני גולג'י וחלבוני הממברנה type-II, לעומת זאת, (α-lactalbumin (LA הוא חלבון ספציפי לבלוטת החלב, הקושר ומתבטא שם בכמויות גדולות במיוחד בתקופת ההנקה.

מבנה

המבנה הביוכימי של סינתאז הלקטוז כולל שתי היחידות ושירים שונים החיוניים לתפקודו:
1 יחידת משנה β4GalT מורכבת מ:
תת-יחידה זו מכילה את האתר הפעיל האחראי לזרז העברת הגלקטוז, שירים המעורבים בקשירת מצעי UDP-גלקטוז וגלוקוז. שיירים קטליטים שמורים החיונים לפעילות אנזימטית.
2. יחידת משנה α-Lactalbumin- α-LA מורכבת מ:
• שיירים קושרי סידן החשובים לאינטראקציה של α-Lactalbumin- α-LA עם תת-היחידה β4GalT. יוני סידן מייצבים את הקומפלקס בין α-LA ו-β4GalT, ומקדמים פעילות סינתאז של לקטוז.
• שירים המעורבים באינטראקציה עם תת-היחידה β4GalT.
• שיירים רגולטורים המווסתים את פעילות תת-היחידה β4GalT.
3. קשרי דיסולפיד:
שתי היחידות α-LA וגם β4GalT מכילות שירי ציסטאין שיכולים ליצור קשרי דיסולפיד. קשרי דיסולפיד ממלאים תפקיד מבני ביצוב המבנה הכללי של האנזים.
4. משחק גומלין פונקציונלי עם α-Lactalbumin: לקטוז סינתאז מתפקד כקומפלקס הטרודימרי המורכב מתת-היחידות α-lactalbumin (α-LA) ו-β1,4-galactosyltransferase (β4GalT). α-LA משמש כחלבון רגולטורי, המווסתת את הספציפיות של β4GalT וממיר אותו לאנזים סינתאז לקטוז. אינטראקציה זו חיונית לפעילות האנזימטית ולספציפיות המצע של לקטוז סינתאז.

תפקיד

תפקידו של סינתאז לקטוז האנושי הוא לזרז את הסינתזה של הלקטוז, דו-סוכר המורכב מגלקטוז וגלוקוז. לקטוז סינתאז הוא אנזים מפתח בביו-סינתזה של לקטוז, פעיל בעיקר בבלוטות החלב במהלך ההנקה. פעילותו מאפשרת ייצור לקטוז, הפחמימה העיקרית בחלב היונקים, המשמש כמקור אנרגיה חיוני לילודים.
1. ייצור לקטוז בבלוטות החלב:סינתאז לקטוז מתבטא בעיקר בבלוטות החלב של יונקים, במיוחד בזמן הנקה. הוא מזרז את העברת הגלקטוז מ-UDP-גלקטוז לגלוקוז, ויוצר לקטוז, המופרש לאחר מכן לחלב.
2. מקור תזונה חיוני לתינוקות:לקטוז הוא הפחמימה העיקרית בחלב יונקים, כולל חלב אם. הוא משמש כמקור אנרגיה חיוני בילדים ותינוקות, ומספק פחמימות הנחוצות לצמיחה, התפתחות ותהליכים מטבוליים.
3. ויסות אוסמוטי: ללקטוז יש תפקיד בוויסות הלחץ האוסמוטי בחלב. הנוכחות שלו עוזרת לשמור על איזון תקין של מים ומומסים, ומבטיחה לחות מספקת ואספקת חומרי הזנה לצאצאים היונקים.
4. מיקרוביוטה ובריאות המעיים:תסיסת לקטוז על ידי מיקרוביוטה במעי תורמת לייצור חומצות שומן קצרות שרשרת ומטבוליטים אחרים התומכים בבריאות המעיים. הנוכחות של לקטוז בחלב אם מקלה על הקמת מיקרוביוטה בריאה במעיים אצל תינוקות.

מחלות

Congenital disorder of glycosylation 2D (CDG2D)
הפרעה רב-מערכתית הנגרמת על ידי פגם בביו-סינתזה של גליקופרוטאין ומאופיינת על ידי גליקופרוטאינים גליקופרוטאינים בסרום חסרי גליקוזילציה. הפרעות מולדות של גליקוזילציה גורמות למגוון רחב של מאפיינים קליניים, כגון פגמים בהתפתחות מערכת העצבים, פיגור פסיכומוטורי, היפוטוניה, הפרעות קרישה וחוסר חיסוני. הספקטרום הרחב של תכונות משקף את התפקיד הקריטי של N-glycoproteins במהלך התפתחות עוברית, התמיינות ותחזוקה של תפקודי התא.
מוטציות שיכולות לגרום למחלה זו:
מוטציה נקודתית בתוך רצף הקידוד של תת-יחידת β4GalT - החלפה חומצה אמינו R>W מוטציה חסר מקטע מעמדה 193- 398

References