Lipase (Hebrew)

ליפאז הוא אנזים המיוצר בלבלב ומופרש למעי הדק, תפקידו לפרק את השומנים לגליצרול וחומצות שומן. שומנים הם קבוצה גדולה של ליפידים שונים המהווים מרכיב חיוני בתזונתם של יצורים שונים, נאגרים בגופם ומרכיבים מבנים חשובים בהם. השומנים מורכבים לרב מחומצות שומן הקשורות לגליצרול ונקראים טריגליצרידים. נהוג להבדיל בין שמן לשומן, כאשר השמן משמש לתיאור חומצות שומן נוזליות ואילו שומן הוא בדרך כלל מוצק בטמפרטורת החדר

הוא מבקע טריגליצרידים על ידי פעילות שהיא באופייה אסטראזה (מפרק תרכובות אורגניות הכוללות קשר אסטרי ).פעילות מיטבית של האנזים מתקבלת בנוכחות מלחי מרה ו ב-pH יחסית גבוה בהשוואה לאנזימים מפרקי מזון אחרים המופרשים מבלוטת הלבלב. זו גם הסיבה לכך ששומנים נחשבים למרכיבי המזון היותר קשים לעיכול.

מלחי המרה מופרשים מהכבד ונאגרים בכיס המרה משתחררים לתוך תריסריון, ושם הם עוטפים ויוצרים תחליב להפיכת טיפת שומן גדולות לקטנות יותר, ובכך מגדילים את שטח הפנים של השומנים, באופן המגדיל את יעילות פעילות הליפאז.כמוכן, נוכחותם של מלחי המרה בסרום, גורמת לשינוי מבני של האנזים מה שמשפר את פעילות האנזים בפירוק שומנים. אזור האתר הפעיל מאופיין ב שבנוכחות מלחי המרה הן נעות וגורמות לשינוי מבני באתר הפעיל מה שמייעל את קשירת הסובסטרט לאתר הפעיל. בניגוד לאנזימים פרוטאוליטיים של הלבלב דוגמה טריפסין המופרשים כקדם-אנזימים בלתי פעילים (דוגמת טריפסינוגן), הליפאז הפנקריאטי מופרש כאנזים בשל ופעיל.

במצב תקין פעילות האנזים נמוכה ביותר, אך באירועים קיצוניים רמות הליפאז בדם עולות במחלות חריפות של הלבלב, באבצסים של הלבלב, בטראומה ללבלב, במחלות ממאירות של הלבלב, בחסימה של דרכי המרה, ובהרעלה מתרופות שהן טוקסיות ללבלב. הליפאז עולה גם במרבית המחלות הדלקתיות של אזור הבטן, כיס מרה, ואי ספיקת כליות.

למרות שמקובל שבלוטת הלבלב היא המקור העיקרי של הליפאז , ידוע כיום שלאנזים זה יש לפחות שני איזואנזימים (isoforms), אם כי עדיין לא מוצתה עד תום הבנת הפעילות היחסית של שתי צורות אלו של הליפאז. שני סוגי הליפאז העיקריים במערכת העיכול הם הליפאז הפנקריאטית וכן PLRP2 או pancreatic lipase related protein 2, המופרש אף הוא מהלבלב.

באדם מוצאים צורות נוספות של ליפאז דוגמת hepatic lipase המחובר לאנדותל של כלי דם בכבד ותפקידו להגיב עם ליפידים הנישאים על ליפופרוטאינים לייצר LDL, וכן ליפאז אנדותליאלי המופיע בריכוז נמוך בכלי דם בגוף, ו-LPL או liporprotein lipase הנמצא אף הוא באנדותל כלי הדם והוא פועל על טריגליצרידים נישאים על פני חלקיקי LDL.

ידוע שבתינוקות יש פעילות ליפאז נוספת בקיבה וזה אנזים הפועל ב-pH ניטראלי, שנועד לסייע בעיכול שומנים, ועוד סוג הידוע כליפאז ליזוזומאלי, המצוי בתוך חלקיקי ליזוזומים שפעילותו חשובה בביקוע כולסרטרול אסטר, ומוטציה באנזים זה גורמת למחלות אגירה כמו cholesteryl ester storage disease וכן למחלת Wolman.

מבנה

ליפאז הוא חלבון ששוקל 50kDa, הוא מורכב משרשרת של חומצות אמינו הקשורות בעזרת קשרים פפטידים, אורך שרשרת החלבון היא 722 חומצות אמינו, מתוכם 538 חומצות אמינו מרכיבות את האזור הקטליטי. בערך זה מוצג רק האיזור הקטליטי של החלבון. לכל קבוצה של קיימות תכונות מיוחדות שמאפיינות אותה, הסצנה משמאל מציגה את חומצות האמינו שמרכיבות את החלבון, חומצות אמינו שונות מוצגות בצבעים שונים.

קצה -N טירמנלי של האנזים, חשוב לפעילות הקטליטית של האנזים, מכיוון שהוא מהווה חלק מהאתר הפעיל.
קצה -C טירמינלי של האנזים, מורכב מ 16 מוטיבי פרולין, קצה זה אינו חשוב לפעילות הקטליטית של האנזים, תפקידו להגן על האנזים מפני פרוטאזות (במיוחד בשלב המעבר מהלבלב למעי הדק), הוא מאפשר אינטראקציה עם היפרין מסיס, כמוכן הוא מתפקד כחלק ממנגנון עיכוב לאנזים שמבוצע בעזרת עיוות של האתר הפעיל .

המוגדר כסידור מרחבי של קטעים בשרשרת החומצות האמיניות יש חשיבות לפעילות הליפאז. במבנה מיוחד זה נוצרים קשרי מימן בין חומצות אמינו מסויימות (רק חלק מחומצות האמינו מאפשרות מבנה שניוני), הגורמים לשינוי מרחבי אשר מוביל לקיפול הליפאז לשתי צורות עיקריות: ומשטחי בטא. הליפאז מורכב מ- 33% סלילי אלפא(מוצגים בצבע ורוד), ו- 16% משטחי בטא (מוצגים בצבע צהוב)33% סלילי אלפא, ו- 16% משטחי בטא המפותלים ליצירת המבנה המרחבי ולייצובו.
המבנה השלישוני הוא מבנה תלת ממדי, אשר מקנה לליפאז את היכולת לבצע את תפקידו בפירוק שומנים, המבנה השלישוני נוצר בעזרת סוגים שונים של קשרים מהם:
קשרי גופרית: נקראים גם או קשרי S-S, הם קשרים קוולנטים שנוצרים רק בנוכחות חומצת האמינו ציסטאין (בליפאז בין עמדה-עמדה צריך לציין מספר עמדה). קשרי גופרית ממלאים תפקיד חשוב בקיפול וייצוב הרבה חלבונים, בעיקר חלבונים אשר מופרשים למדיות החיצוני, ונמצאים בסביבות משתנות. קשרי מלח, אינטראקציות הידרופוביות.
כמוכן מכיוון שפעילות הליפאז בפירוק שומנים מתבצעת בסביבה מימית, ניתן יהיה לזהות במבנה האנזים ,החשובים לייצוב ותפקוד תקין של האנזים בסביבה זו.

פעילות קטליטית של האנזים

המבנה השניוני שנוצר מסלילי אלפא ומשטחי בטא מהווה פיגום ראשוני ליצירת האתר הפעיל. הסליל שנוצר מחומצות אמינו 330-396, נכלל בתוך המבנה של האתר הפעיל, הוא מכיל 7 שיירים ארומטיים אשר עוזרות לייצב את המבנה השניוני בעזרת האינטראקציות ההידרופוביות שנוצרות ביניהן.
הדומיין הקטליטי של אנזים הליפאז מכיל 3 עמדות מרכזיות אשר מהוות והן: סירין, אספרטט, היסטידין.
בהרבה אורגניזמים, יונקים , זוחלים , דו חיים, עופות, דגים ואחרים קיים שימור אבולוציוני ל- 80% מהרצף המקודד לאנזים הליפאז בכלל ולעמדות האתר הפעיל בפרט, העמדה היסטידין (HIS), מהווה עמדה בכל האורגניזמים (גוון ורוד מעיד על שימור אבולוציוני יותר חזק), ומוטגנזה בה גורמת להפסקת פעילות האסטראזה של אנזים הליפאז.

שימושים בתעשייה

לליפאז שימושים רבים בתעשיות המזון , מספר דוגמאות הן ייצור ביו דיזל (דלק חלופי משמן צמחי); בתעשיית המזון, שינוי הרכב ומיקום חומצות שומן למטרת ייצור תרכובת מזון לתינוקות, שימושים שונים בייצור מוצרי חלב, וכן ייצור חומרי טעם וריח; ייצור תרכובות כימיות שונות למטרות רפואיות, לחקלאות וכחומרי ניקוי. חומרים כמו תרופות הם לעתים קרובות תרכובות כיראליות כאשר רק אחת מהצורות רצויה, והשימוש בליפאז מאפשר לייצר את הצורה הרצויה בלבד מקורם של אנזימי ליפאז תעשייתיים רבים הוא במיקרואורגניזמים כמו חיידקים או פטריות

מעכבי ליפאז

הם חומרים שמשתמשים בהם על מנת לעכב את הפעילות של האנזים ליפאז שנמצא במעי.הליפאז מופרש על ידי הלבלב כאשר השומן מגיע למעי, התפקיד העיקרי של מעכבי הליפאז הוא להפחית את ספיגת השומנים ואז השומנים נוטים להיות מופרשים בצואה ולא להיקלט ושמש כמקור אנרגיה עשיר בקלוריות , דבר אשר יכול לסייע לאובדן משקל אצל אנשים. מעכבים אלה יכולים לשמש לטיפול בהשמנת יתר, אך לאחר מכן זה יכול להוביל למחלת סוכרת מסוג 2, ולכן השישמוש בתרופות מסוג זה חייב להיות תחת מעקב רפואי. מעכבי הליפאז מתנהגים כמעכבים תחרותיים שנקשרים בעזרת קשר קוולנטי לסירין שנמצא באתר הפעיל.

Structural highlights

This is a sample scene created with SAT to by Group, and another to make of the protein. You can make your own scenes on SAT starting from scratch or loading and editing one of these sample scenes. </div>

References

Proteopedia Page Contributors and Editors (what is this?)

Sabrin Yasen, Saba Amer, Michal Harel, Shany Doron