Ensiklopedia Dunia

Temukan artikel dan sumber daya untuk membantu menjawab pertanyaan Anda.

Laktase

Artikel ini bukan mengenai Laktosa.
Laktase
E. coli laktase tetramer. PDB: 1JYN​
Pengidentifikasi
Nomor EC3.2.1.108
Nomor CAS9031-11-2
Basis data
IntEnztinjauan IntEnz
BRENDAentri BRENDA
ExPASytinjauan NiceZyme
KEGGentri KEGG
MetaCycjalur metabolik
PRIAMprofil
Struktur PDBRCSB PDB PDBe PDBsum
Ontologi GenAmiGO / EGO
Laktase
Pengidentifikasi
SimbolLCT
Simbol alternatifLAC; LPH; LPH1
Gen NCBI3938
HGNC6530
OMIM603202
RefSeqNM_002299
UniProtP09848
Data lain
Nomor EC3.2.1.108
LokusChr. 2 q21

Laktase (3.2.1.108) adalah enzim yang diproduksi oleh banyak organisme dan penting untuk pencernaan susu murni yang lengkap. Enzim ini memecah gula laktosa menjadi komponen-komponennya, galaktosa dan glukosa, gula sederhana yang dapat diserap ke dalam aliran darah melalui usus manusia dan hewan. Laktase adalah sejenis beta-galaktosidase karena memecah ikatan β-glikosidik pada D-laktosa. Reaksi kimia yang dikatalisisnya adalah:

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 + panas.
laktosa + H2O → β-D-galaktosa + D-glukosa

Satu-satunya gen manusia yang mengkode laktase adalah LCT atau laktase-florizin hidrolase (simbol alternatif LPH). LCT memiliki domain laktase dan domain florizin hidrolase. Gen ini dikodekan pada kromosom 2.[1][2] Laktase ditemukan di brush border usus halus manusia dan mamalia. Orang yang kekurangan LCT atau kekurangan LCT fungsional dapat mengalami gejala intoleransi laktosa setelah mengonsumsi produk susu.[3]

β-galaktosidase mikroba yang dapat menghidrolisis laktosa (yaitu laktase dalam arti luas)[a] dapat dibeli sebagai suplemen makanan dan ditambahkan ke dalam susu untuk menghasilkan produk susu "bebas laktosa". Enzim ini dapat langsung memecah laktosa ketika ditambahkan ke dalam produk susu. Beberapa versi dapat bertahan melewati lambung manusia dan memecah laktosa dalam makanan apa pun yang dicerna sebelum mencapai usus besar.

Versi manusia dan hewan

Sebagaimana disebutkan di atas, laktase manusia adalah protein dengan dua domain β-galaktosidase. Domain laktase berfungsi sebagai laktase, sedangkan domain florizin hidrolase mengkatalisis konversi phlorizin menjadi floretin dan glukosa.

Struktur dan biosintesis

Preprolaktase, produk translasi primer, memiliki struktur primer polipeptida tunggal yang terdiri dari 1927 asam amino. Preprolaktase dapat dibagi menjadi lima domain: (i) urutan sinyal terbelah 19 asam amino; (ii) domain prosekuens besar yang tidak terdapat pada laktase matang; (iii) segmen laktase matang; (iv) jangkar hidrofobik yang membentang di membran; dan (v) ujung karboksil hidrofilik pendek.[1] Urutan sinyal dibelah di retikulum endoplasma, dan pro-LPH 215-kDa yang dihasilkan dikirim ke badan Golgi, tempat ia mengalami glikosilasi berat dan diproses secara proteolitik menjadi bentuk matangnya.[4] Prodomain telah terbukti bertindak sebagai pendamping intramolekuler di RE, mencegah pembelahan tripsin dan memungkinkan LPH mengadopsi struktur 3-D yang diperlukan untuk diangkut ke badan Golgi.[5]

Skema pemrosesan dan lokalisasi produk translasi laktase manusia

Laktase manusia dewasa terdiri dari rantai polipeptida tunggal 160-kDa yang terlokalisasi pada membran brush border sel epitel usus. Rantai ini berorientasi dengan N-terminus di luar sel dan C-terminus di sitosol.[1] LPH mengandung dua situs asam glutamat katalitik. Pada enzim manusia, aktivitas laktase telah dikaitkan dengan Glu-1749, sementara Glu-1273 merupakan tempat fungsi florizin hidrolase.[6]

Ekspresi dan regulasi genetik

Pada manusia, laktase dikodekan oleh satu lokus genetik pada kromosom 2. Enzim ini diekspresikan secara eksklusif oleh enterosit usus halus manusia dan mamalia dan dalam kadar yang sangat rendah di usus besar selama perkembangan janin. Manusia dilahirkan dengan tingkat ekspresi laktase yang tinggi. Pada sebagian besar populasi dunia, transkripsi laktase menurun setelah penyapihan, sehingga mengakibatkan penurunan ekspresi laktase di usus halus,[7] yang menyebabkan gejala umum hipolaktasia tipe dewasa, atau intoleransi laktosa.[8] Gen LCT memberikan instruksi untuk memproduksi laktase. Intoleransi laktosa pada bayi (defisiensi laktase kongenital) disebabkan oleh mutasi pada gen LCT. Mutasi diyakini mengganggu fungsi laktase, menyebabkan bayi yang terkena dampak mengalami gangguan berat dalam mencerna laktosa dalam ASI atau susu formula.[9]

Beberapa segmen populasi menunjukkan persistensi laktase akibat mutasi yang diperkirakan terjadi 5.000–10.000 tahun yang lalu, bertepatan dengan munculnya domestikasi ternak.[10] Mutasi ini memungkinkan hampir separuh populasi dunia untuk memetabolisme laktosa tanpa gejala. Penelitian telah mengaitkan terjadinya persistensi laktase dengan dua polimorfisme nukleotida tunggal yang berbeda, sekitar 14 dan 22 kilobasa di hulu ujung 5' gen LPH.[11] Kedua mutasi, C→T pada posisi -13910 dan G→A pada posisi -22018, telah dikaitkan secara independen dengan persistensi laktase.[12]

Promotor laktase memiliki panjang 150 pasang basa dan terletak di hulu tempat inisiasi transkripsi. Urutan ini sangat terkonservasi pada manusia dan mamalia, yang menunjukkan bahwa regulator cis-transkripsi penting terletak di dekatnya. Cdx-2, HNF-1α, dan GATA telah diidentifikasi sebagai faktor transkripsi.[12] Studi tentang timbulnya hipolaktasia telah menunjukkan bahwa meskipun terdapat polimorfisme, hanya ada sedikit perbedaan dalam ekspresi laktase pada bayi, yang menunjukkan bahwa mutasi menjadi semakin relevan selama perkembangan. Protein pengikat DNA yang diatur secara perkembangan dapat menurunkan regulasi transkripsi atau mengganggu kestabilan transkrip mRNA, yang menyebabkan penurunan ekspresi LPH setelah penyapihan.[13]

Mekanisme

Mekanisme katalitik hidrolisis D-laktosa mempertahankan konfigurasi anomerik substrat dalam produk.[14] Meskipun detail mekanismenya belum pasti, retensi stereokimia dicapai melalui reaksi perpindahan ganda. Studi E. coli laktase telah mengusulkan bahwa hidrolisis dimulai ketika nukleofil glutamat pada enzim menyerang dari sisi aksial karbon galaktosil dalam ikatan β-glikosidik. Penghapusan gugus pergi D-glukosa dapat difasilitasi oleh katalisis asam yang bergantung pada Mg.[15] Enzim dibebaskan dari gugus α-galaktosil melalui serangan nukleofilik ekuatorial oleh air, yang menghasilkan D-galaktosa.[14]

Studi modifikasi substrat telah menunjukkan bahwa gugus 3′-OH dan 2′-OH pada cincin galaktopiranosa sangat penting untuk pengenalan dan hidrolisis oleh laktase manusia dan mamalia. Gugus 3′-hidroksi terlibat dalam pengikatan awal ke substrat, sementara gugus 2′- tidak diperlukan untuk pengenalan tetapi dibutuhkan pada langkah-langkah selanjutnya. Hal ini ditunjukkan oleh fakta bahwa analog 2-deoksi merupakan penghambat kompetitif yang efektif (Ki = 10 mM). Eliminasi gugus hidroksil spesifik pada gugus glukopiranosa tidak menghilangkan katalisis.[16]

Suhu optimum untuk laktase manusia adalah sekitar 37 °C[17] dan pH optimum adalah 6.[18]

Mekanisme yang diusulkan dari hidrolisis laktosa oleh enzim Laktase

Laktase non-manusia dan hewan beserta kegunaannya

Laktase yang diproduksi secara komersial diekstraksi dari khamir seperti Kluyveromyces fragilis dan Kluyveromyces lactis serta dari kapang seperti Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae.[19]

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, laktase adalah enzim yang tidak dapat diproduksi oleh sebagian orang di usus halusnya.[20] Tanpa laktase, orang yang intoleran laktosa akan meneruskan laktosa yang tidak tercerna ke usus besar tempat bakteri memecahnya, menghasilkan karbon dioksida yang menyebabkan kentut dan perut kembung.[21] Bentuk laktase komersial dapat memecah laktosa ketika ditambahkan ke makanan atau dimasukkan ke dalam saluran pencernaan manusia.

Ditambahkan pada makanan

Laktase ditambahkan ke produk susu, sehingga menghidrolisis laktosa di dalamnya, membuatnya sedikit manis tetapi dapat dicerna oleh semua orang.[22]

Teknologi untuk memproduksi susu, es krim, dan yoghurt bebas laktosa dikembangkan oleh Dinas Penelitian Pertanian USDA pada tahun 1985.[23] Laktase dari spesies kapang tertentu dianggap GRAS oleh FDA AS; oleh karena itu, laktase diizinkan untuk ditambahkan ke makanan dalam jumlah terbatas sebagai bahan pembantu pemrosesan. Ini adalah salah satu penggunaan komersial utama laktase.[24][25][26]

Ditelan

Suplemen laktase dapat digunakan untuk mengobati intoleransi laktosa. Badan Pengawas Obat dan Makanan Amerika Serikat (FDA) belum mengevaluasi produk-produk ini secara independen, tetapi terdapat konsensus bahwa produk-produk ini memang efektif selama potensi yang dinyatakan sesuai dengan yang diklaim pada label.[27]

Bioteknologi

Laktase (secara teknis, β-galaktosidase) juga digunakan untuk menyaring koloni biru-putih di beberapa situs kloning berbagai vektor plasmid pada Escherichia coli atau bakteri lainnya. Selain jenis β-galaktosidase jamur yang disebutkan di atas, bioteknologi juga memanfaatkan β-galaktosidase lacZ E. coli yang terdapat dalam operon lac.[28][29]

Catatan

  1. ^ Baik "laktase" manusia maupun jamur merupakan β-galaktosidase yang mampu menghidrolisis laktosa. Namun, Komisi Enzim mengklasifikasikan enzim jamur sebagai β-galaktosidase karena menghidrolisis jenis gula yang lebih luas, tidak terbatas pada laktosa dan analognya.

Referensi

  1. ^ a b c Mantei N, Villa M, Enzler T, Wacker H, Boll W, James P, Hunziker W, Semenza G (Sep 1988). "Complete primary structure of human and rabbit lactase-phlorizin hydrolase: implications for biosynthesis, membrane anchoring and evolution of the enzyme". The EMBO Journal. 7 (9): 2705–13. doi:10.1002/j.1460-2075.1988.tb03124.x. PMC 457059. PMID 2460343.
  2. ^ Harvey CB, Fox MF, Jeggo PA, Mantei N, Povey S, Swallow DM (Jul 1993). "Regional localization of the lactase-phlorizin hydrolase gene, LCT, to chromosome 2q21". Annals of Human Genetics. 57 (Pt 3): 179–85. doi:10.1111/j.1469-1809.1993.tb01593.x. PMID 8257087. S2CID 38604778.
  3. ^ Järvelä I, Torniainen S, Kolho KL (2009). "Molecular genetics of human lactase deficiencies". Annals of Medicine. 41 (8): 568–75. doi:10.1080/07853890903121033. PMID 19639477. S2CID 205586720.
  4. ^ Naim HY, Sterchi EE, Lentze MJ (Jan 1987). "Biosynthesis and maturation of lactase-phlorizin hydrolase in the human small intestinal epithelial cells". The Biochemical Journal. 241 (2): 427–34. doi:10.1042/bj2410427. PMC 1147578. PMID 3109375.
  5. ^ Naim HY, Jacob R, Naim H, Sambrook JF, Gething MJ (Oct 1994). "The pro region of human intestinal lactase-phlorizin hydrolase". The Journal of Biological Chemistry. 269 (43): 26933–43. doi:10.1016/S0021-9258(18)47109-8. PMID 7523415.
  6. ^ Zecca L, Mesonero JE, Stutz A, Poirée JC, Giudicelli J, Cursio R, Gloor SM, Semenza G (Sep 1998). "Intestinal lactase-phlorizin hydrolase (LPH): the two catalytic sites; the role of the pancreas in pro-LPH maturation". FEBS Letters. 435 (2–3): 225–8. Bibcode:1998FEBSL.435..225Z. doi:10.1016/S0014-5793(98)01076-X. PMID 9762914. S2CID 33421778.
  7. ^ Troelsen JT, Mitchelmore C, Spodsberg N, Jensen AM, Norén O, Sjöström H (Mar 1997). "Regulation of lactase-phlorizin hydrolase gene expression by the caudal-related homoeodomain protein Cdx-2". The Biochemical Journal. 322 (Pt. 3): 833–8. doi:10.1042/bj3220833. PMC 1218263. PMID 9148757.
  8. ^ Reference, Genetics Home. "LCT gene". Genetics Home Reference. Diakses tanggal 3 April 2018.
  9. ^ "Lactose intolerance: MedlinePlus Genetics". medlineplus.gov (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2022-03-22.
  10. ^ Bersaglieri T, Sabeti PC, Patterson N, Vanderploeg T, Schaffner SF, Drake JA, Rhodes M, Reich DE, Hirschhorn JN (Jun 2004). "Genetic signatures of strong recent positive selection at the lactase gene". American Journal of Human Genetics. 74 (6): 1111–20. doi:10.1086/421051. PMC 1182075. PMID 15114531.
  11. ^ Kuokkanen M, Enattah NS, Oksanen A, Savilahti E, Orpana A, Järvelä I (May 2003). "Transcriptional regulation of the lactase-phlorizin hydrolase gene by polymorphisms associated with adult-type hypolactasia". Gut. 52 (5): 647–52. doi:10.1136/gut.52.5.647. PMC 1773659. PMID 12692047.
  12. ^ a b Troelsen JT (May 2005). "Adult-type hypolactasia and regulation of lactase expression". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects. 1723 (1–3): 19–32. doi:10.1016/j.bbagen.2005.02.003. PMID 15777735.
  13. ^ Wang Y, Harvey CB, Hollox EJ, Phillips AD, Poulter M, Clay P, Walker-Smith JA, Swallow DM (Jun 1998). "The genetically programmed down-regulation of lactase in children". Gastroenterology. 114 (6): 1230–6. doi:10.1016/S0016-5085(98)70429-9. PMID 9609760.
  14. ^ a b Sinnott M (November 1990). "Catalytic mechanisms of enzymic glycosyl transfer". Chem. Rev. 90 (7): 1171–1202. doi:10.1021/cr00105a006.
  15. ^ Juers DH, Heightman TD, Vasella A, McCarter JD, Mackenzie L, Withers SG, Matthews BW (Dec 2001). "A structural view of the action of Escherichia coli (lacZ) β-galactosidase". Biochemistry. 40 (49): 14781–94. doi:10.1021/bi011727i. PMID 11732897.
  16. ^ Fernandez P, Cañada FJ, Jiménez-Barbero J, Martín-Lomas M (Jul 1995). "Substrate specificity of small-intestinal lactase: study of the steric effects and hydrogen bonds involved in enzyme-substrate interaction". Carbohydrate Research. 271 (1): 31–42. doi:10.1016/0008-6215(95)00034-Q. PMID 7648581.
  17. ^ Hermida C, Corrales G, Cañada FJ, Aragón JJ, Fernández-Mayoralas A (Jul 2007). "Optimizing the enzymatic synthesis of β-D-galactopyranosyl-D-xyloses for their use in the evaluation of lactase activity in vivo". Bioorganic & Medicinal Chemistry. 15 (14): 4836–40. doi:10.1016/j.bmc.2007.04.067. hdl:10261/81580. PMID 17512743.
  18. ^ Skovbjerg H, Sjöström H, Norén O (Mar 1981). "Purification and characterisation of amphiphilic lactase/phlorizin hydrolase from human small intestine". European Journal of Biochemistry. 114 (3): 653–61. doi:10.1111/j.1432-1033.1981.tb05193.x. PMID 6786877.
  19. ^ Seyis I, Aksoz N (2004). "Production of Lactase by Trichoderma sp". Food Technology and Biotechnology. 42 (2): 121–124.
  20. ^ "Lactose Intolerance". Mayo Clinic. Diakses tanggal 13 March 2018.
  21. ^ "Lactose intolerance - Symptoms and causes". Mayo Clinic (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-11-08.
  22. ^ "Asked: How do dairies make lactose-free milk?". USA Today. 3 September 2014. Diakses tanggal 13 March 2018.
  23. ^ Porch, Kaitlyn (2018-04-12). "Lactose-Free Milk, Low-Fat Cheese, and More Dairy Breakthroughs". www.federallabs.org (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2018-10-26.
  24. ^ DSM Food Specialties (3 April 2014). "GRAS Notification for Acid Lactase from Aspergillus oryzae Expressed in Aspergillus niger" (PDF). hlm. 1. Diarsipkan dari asli tanggal 31 October 2017 – via U.S. Food and Drug Administration.
  25. ^ Tarantino, LM (12 December 2003). "Agency Response Letter GRAS Notice No. GRN 000132". U.S. Food and Drug Administration. Diarsipkan dari asli tanggal 26 March 2011.
  26. ^ Holsinger, Virginia H. (1992). "Innovative Products for Food Industries: The Lactaid Story". New Crops, New Uses, New Markets: 1992 Yearbook of Agriculture. U.S. Department of Agriculture. hlm. 256–258. Diarsipkan dari asli tanggal 2022-07-17. Diakses tanggal 2022-01-11.
  27. ^ "Lactose Intolerance". NIDDK. June 2014. Diakses tanggal 25 October 2016.
  28. ^ Lau HM, Lee LS, Soh WC, Tue SW (March 2013). "Introduction". Lactase. Universiti Teknologi Malaysia. Diakses tanggal 16 November 2018.
  29. ^ "pBluescript II KS(+/−), pBluescript II SK(+/−): description & restriction map". Fermentas. Diarsipkan dari asli tanggal 19 October 2008.

Pranala luar

Wikimedia Commons memiliki media mengenai Lactase.

Konten ini disalin dari wikipedia, mohon digunakan dengan bijak.

Toploker.com

Beranda

Program Studi

Karirnews
×
Advertisement