A glikozid-hidrolázok (vagy glikozidázok) katalizálják a glikozidos kötések hidrolízisét , és legalább egy szacharidvegyületet szabadítanak fel. Ezek rendkívül gyakori enzimek , amelyeknek a szerepét olyan változatos, mint a degradációs komplex szénhidrátok ( cellulóz és hemicellulóz ), anti-bakteriális védelmet (pl lizozim ), patogenitás (pl virális neuramidinázok ), vagy a sejtek anyagcseréjét. ( Amilázok vagy glikogén lekapcsolás enzim az energia anyagcsere, mannozidázok, mint fehérjék glikozilációs modulátora , ...). A glikozil-transzferázok és a glikozid-hidrolázok az enzimek két fő osztálya, amelyek részt vesznek a glikozidos kötések szintézisében és lebontásában .
A glikozidázok mindenütt jelen vannak. A prokariótákban intracelluláris és extracelluláris glikozid-hidrolázokat találunk , utóbbiak nagyrészt részt vesznek a tápanyagok asszimilációjának folyamatában . Egy figyelemre méltó glikozidáz a bakteriális Királyság jelentése β-galaktozidáz LacZ : Ez az enzim részt vesz a szabályozás a laktóz operon hosszú vizsgálták az E. coli . A nagyobb szervezetek, sok a glikozid hidrolázok találhatók endoplazmatikus retikulum , vagy a Golgi-készülék , ahol eltérő szerepet játszanak a folyamatok fehérje érési . A lizoszőmában egy organelle szakosodott lebomlását a biológiai makromolekulák . Savas pH mellett aktív glikozid-hidrolázokat tartalmaznak . Számos betegség kapcsolódik ezen enzimek hiányosságaihoz, amelyek fejlődési problémákhoz és akár halálhoz is vezethetnek. A szerepe glikozidázok a bélrendszerben , és a nyál , hogy lebontják komplex szénhidrátokat , beleértve a keményítőt , a „egyszerű” cukrok (egy vagy két osidic egység) sorolható. Például, a laktáz elengedhetetlen a lebomlását laktóz jelen tejben . Csecsemőknél erősen kifejeződik, de szintje elválasztás után általában csökken, ami felnőttkorban laktóz-intoleranciához vezethet .
A glikozid-hidrolázok az O- vagy S-glikozidos kötések hidrolízisét katalizáló enzimeknek megfelelő EC 3.2.1.x csoportba tartoznak . A retenciós (vagy az inverzió) a abszolút konfigurációját az anomer szénatomján során hidrolízis lehetővé teszi, hogy külön a enzimek aszerint, hogy azok mechanizmus. Ugyanígy lehetőség van a glikozid-hidrolázok sajátosságuk szerinti osztályozására egy lánc terminális cukrjainak ( exo-glikozidázok ) hidrolizálására , vagy éppen ellenkezőleg, az oligoszacharidok ( endo-glikozidázok ) felszabadítására egy ozidikus kötés megtámadásával. egy lánc. Az exo-glikozidázok többsége szubsztrátjuk nem redukáló végén aktív . Végül a glikozid-hidrolázok szekvenciájuk vagy akár háromdimenziós szerkezetük szerint is osztályozhatók .
A biológiában a szekvencia- összehasonlításon alapuló osztályozási módszerek rendkívül hatékony eszközök egy olyan fehérje szerepének első hipotézisének előállítására, amelynek szekvenciája ismert, de amelynek funkcióját még nem igazolták. A glikozid-hidrolázok szekvencia- hasonlóság alapján történő osztályozása 115 család meghatározását eredményezte (2009. szeptember) elérhető a CAZy adatbázisból (szénhidrát aktív enzimekhez: cukrokon aktív enzimek). A rendszeresen frissített adatbázist biztosít osztályozását glikozid hidrolázok azzal a céllal, előrejelzésére, egy újonnan szekvenált enzim, egyrészt a katalitikus mechanizmus (inverzió / retenciós), másrészt a maradék az aktív hely. , És végül, a valószínűleg felismert szubsztrátok. Az ingyenesen elérhető CAZy-t a Cazypedia, egy online enciklopédia támogatja, amelynek célja a cukrokban aktív enzimek körüli ismeretek összegyűjtése.
A glikozid-hidrolázok különböző családjai ugyanazt a globális térszervezést osztják meg, ami lehetővé tette a klánok fogalmának meghatározását. Így a GH-K klán egyesíti a 18., 20. és 85. családokat, amelyek egész béta hordószerkezettel rendelkeznek . Manapság (2009. szeptember) 14 klán van meghatározva, néhány család nem tartozik egyetlen klánhoz sem, például a 9. család.
Koshland 1953-ban publikálta a katalitikus mechanizmusokat, amelyek elmagyarázzák, hogyan lehet egy molekula abszolút konfigurációját megváltoztatni - vagy sem - egy enzimatikus hidrolízis reakció során. Ezekkel a mechanizmusokkal találkoznak a leggyakrabban a glikozid-hidrolázok esetében , még akkor is, ha egyes enzimcsaládok sajátos katalitikus mechanizmusokkal rendelkeznek.
A glikozidázok amelynek termék van, annak anomer szénatom , amely abszolút konfigurációja ellentétes, hogy fennmarad a szubsztrát , használjon invertáló mechanizmust. Ezek az enzimek általában két katalitikus maradékot használnak , az egyik savként , a másik pedig bázisként működik . Az alábbi diagram az invertáló β-glükozidáz mechanizmus mechanizmusát írja le, amelyet Koshland ír le . Meg kell jegyezni, hogy hiányzik egy protontranszfer-lépés, amely általában egy vagy több vízmolekulán keresztül megy végbe az enzim regenerálásához.
A glikozidázok amelynek termék van, annak anomer szénatom , amely abszolút konfigurációja azonos a fenntartását a szubsztrát , van egy visszatartó (vagy tartósítószert) mechanizmus. Ezeknek a glikozidázoknak általában kétlépcsős mechanizmusa van, amelyek mindegyike a termék anomer szénatomjának abszolút konfigurációjának megfordítását eredményezi . Ez ismét két olyan maradék - általában karbonsavcsoportot ( aszparaginsav vagy glutaminsav ) hordozó -, amelyek ezt a két lépést katalizálják. Az első részben egy bázis nukleofilként működik, és megtámadja az anomer szenet (a termék 1 ' szénje ), ami kovalens glikozil-enzim köztitermék képződését eredményezi . A sav proton biztosításával vesz részt a szubsztrát aglikon részének eliminálásában . A molekula a víz ezután helyettesíti az oxigént az glikozidos kötés törött, és aktiválja a aminosav- deprotonált az első lépés során, elvégzi a hidrolízist a konjugátum glikozil-enzimet, megfordításával ismét abszolút konfigurációja a termék. A végső terméket tehát a abszolút konfigurációja megegyezik, hogy belül megfigyelhető a szubsztrátum. A mechanizmust az alábbiakban szemléltetjük a tojásfehérje lizozim esetében .
Egy alternatív retenciós mechanizmus a szubsztrát nukleofil csoportját foglalja magában, nem pedig az enzimhez tartozik . Ez a mechanizmus megtalálható bizonyos N-acetil-hexosaminidázokban, amelyek közül a szubsztrát acetamido- csoportja az aktív központ közelében részt vehet a katalízisben. A 4. és a 109. család leírása szerint egy másik típusú mechanizmus a redox kofaktorát foglalja magában : a NAD . A hidrolízist ezután katalizált oxidációja által a hordozó, amely generál, mint egy közbenső , egy telítetlen cukrot , során a béta-eliminációs az aglikon A hordozó egy részét. A vízmolekula támadása közben a köztitermékre a telített termék regenerálódik és felszabadul.