Альфа-галактозидаза

Альфа-галактозида́за (α-галактозида́за, α-galactosidase), мелибиаза (melibiase) — фермент группы гликозил-гидролаз, способный отщеплять терминальные нередуцирующие остатки α-D-галактозы от α-D-галактозидов, как правило, с сохранением их оптической конфигурации, в частности, от галактозных олигосахаридов, галактоманнанов и галактолипидов^{[англ.][1]}.

Альфа-галактозидаза
Трёхмерная структура α-галактозидазы клеточной стенки Mortierella vinacea — гомотетрамер семейства CH4. На рисунке фермент с молекулами N-ацетилглюкозамина (тонкие линии) и маннозы.
Идентификаторы
Шифр КФ	3.2.1.22
Номер CAS	9025-35-8
Базы ферментов
IntEnz	IntEnz view
BRENDA	BRENDA entry
ExPASy	NiceZyme view
MetaCyc	metabolic pathway
KEGG	KEGG entry
PRIAM	profile
PDB structures	RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
Поиск
PMC	статьи
PubMed	статьи
NCBI	NCBI proteins

Классификация

На основании своего строения каталитические домены всех α-галактозидаз были отнесены к шести семействам: GH4, GH27, GH36, GH57, GH97 и GH110.

• Семейства GH27 и GH36 на более высоком иерархическом уровне образуют клан GH-D. Домены этого клана имеют трёхмерную структуру в виде (β/α)₈-бочонка, также известную как TIM-бочонок. Эта трёхмерная структура является самой распространённой среди каталитических доменов всех гликозил-гидролазы, а также одной из наиболее распространённых среди всех белков. Все многоклеточные организмы и большинство исследованных одноклеточных эукариот и бактерий обладают α-галактозидазами. Среди архей они обнаружены лишь у отдельных видов. Большинство α-галактозидаз эукариот относятся к семейству GH27, а большинство α-галактозидаз бактерий — к семейству GH36. Эти два семейства содержат почти исключительно α-галактозидазы и α-N-ацетилгалактозаминидазы. Филогенетический анализ семейства GH36 показал его полифилетическое происхождение, что позволило разбить это семейство на восемь новых. Эти восемь семейств вместе с семействами GH27 и GH31 объединены в α-галактозидазное суперсемейство.
• Каталитические домены семейства GH97 также имеют структуру (β/α)₈-бочонка. В настоящее время лишь для одного представителя этого семейства показано наличие α-галактозидазной активности — у одного из белков бактерии Bacteroides thetaiotaomicron^[англ.].
• Каталитические домены семейства GH57 имеют структуру, сходную с TIM-бочонком — (β/α)₇-бочонок. Семейство GH57 содержит обе известные к настоящему времени α-галактозидазы архей, а также ряд прокариотических гликозил-гидролаз с другими активностями.
• Семейство GH4 объединяет бактериальные гликозидазы с широкой субстратной специфичностью. Для трёх из них было показано наличие α-галактозидазной активности.
• Семейство GH110 объединяет уникальные α-галактозидазы, способные отщеплять остатки α-D-галактозы с обращением их оптической конфигурации. Такие ферменты обнаружены у бактерий Bacteroides fragilis^[англ.], B. thetaiotaomicron^[англ.] и Streptomyces avermitilis.

Вероятно, гены α-галактозидаз семейств GH27, GH36, GH57 и GH97 имеют общее эволюционное происхождение.

Биологическое значение

Альфа-галактозидаза вырабатывается во рту и поджелудочной железе, она необходима человеку для переваривания крахмала и рафинозы^[2].

Клиническое значение

Альфа-галактозидаза способна преобразовать человеческую донорскую кровь группы B в кровь группы 0, пригодную для переливанию человку с любой группой крови (выяснившие это экспериментаторы назвали этот фермент «B-zyme»)^[3].

Наследственные заболевания

У человека врождённая сниженная выработка α-галактозидазы является причиной Болезни Фабри (англ. Fabry disease)^[4].

Применение

Альфа-галактозидаза входит в состав биологически активных добавок, предназначенных для снижения метеоризма после употребления продуктов, богатых ферментируемыми углеводами, в первую очередь бобовых культур (фасоль, горох и другие). Хотя доказательств эффективности препаратов альфа-галактозидазы недостаточно для однозначного вывода, специалисты Американской коллегии гастроэнтерологии на 2022 год считают, что её приём в дозировках 300—1200 международных единиц может помочь при метеоризме как минимум некоторым людям^[2][5].