Características invertidas, estrutura, funções

O invertido, Também conhecida como hidrolso de fruto β-frutofuranoside, é uma enzima glicosil muito abundante na natureza. É capaz de hidrolisar a ligação glucosídica entre os dois monossacarídeos que compõem sacarose, produzindo a glicose "invertida" e os açúcares de frutose.

Está presente em microorganismos, animais e plantas, no entanto, as enzimas mais estudadas são as de origem vegetal e bactérias e leveduras, pois serviram como modelo para muitos estudos cinéticos pioneiros no campo da enzimaologia.

Estrutura molecular da enzima invertida das plantas (fonte: Jawahar Swaminathan e funcionários do MSD no Instituto Europeu de Bioinformática [domínio público] via Wikimedia Commons)

Invert estava participando de uma reação catalítica que permite a liberação de resíduos de glicose que, dependendo das necessidades fisiológicas do organismo onde é expresso, pode ser usado para obter ATP e NADH. Isso consegue sintetizar polissacarídeos de armazenamento em diferentes organelas ou tecidos, entre outros.

Esse tipo de enzima também participa do controle da diferenciação e do desenvolvimento de células, pois eles são capazes de produzir monossacarídeos que, nas plantas, também têm funções importantes na regulação da expressão gênica.

Eles geralmente são encontrados na pele dos frutos da videira, nas ervilhas, nas plantas de pêra japonesas e na aveia. Embora as enzimas mais exploradas comercialmente sejam as de leveduras como S. cerevisiae e aqueles de certos tipos de bactérias.

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Caracteristicas

Na natureza, diferentes formas de invertida podem ser encontradas e isso depende principalmente do organismo que é considerado. As leveduras, por exemplo, têm dois tipos de invertido: um intracelular ou citosólico e outro extracelular ou periplasmático (entre a parede celular e a membrana plasmática).

Nas bactérias, as invertidas trabalham na hidrólise da sacarose, mas diante de altas concentrações desse substrato, elas também exibem uma atividade da frutosiltransferase, pois são capazes de transferir resíduos de frutostil para a sacarose.

Como essas enzimas podem funcionar em amplas faixas de pH, alguns autores propuseram que possam ser classificados como:

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- Ácido (pH entre 4.5 e 5.5)

- Neutro (pH próximo a 7) 

- Alcalino (pH entre 6.5 e 8.0).

Invertido alcalino foi relatado na maioria das plantas e cianobactérias, enquanto as bactérias têm invertido ativo para pH e pH alcalino.

Invertos vegetais

Nas plantas, existem três tipos de enzimas invertidas, localizadas em diferentes compartimentos subcelulares e que possuem diferentes características e propriedades bioquímicas.

Da mesma forma, as funções de cada tipo de invertida descritas são diferentes, pois aparentemente "diretamente" os dissacarídeos de sacarose para rotas celulares específicas na planta.

Então, de acordo com a localização subcelular, os invertos vegetais podem ser:

- Invertos vacuolares

- Invertos extracelulares (na parede celular)

- Inverter citosólico.

Os invertos vacuolares existem como duas isoformas solúveis e ácidas no lúmen da vacuola, enquanto isso os invertos "extracelulares" são proteínas da membrana periférica, associadas à membrana plasmática através de interações iônicas.

Como os invertos vacuolares e extracelulares catalisam a hidrólise de sacarose começando com resíduos de frutose, eles foram chamados de β-frutofuranosidases e foi demonstrado que eles também agem em outros oligossacarídeos que contêm resíduos de β-frutose, ou seja, eles não são específicos.

O outro tipo de inversão vegetal é o de invertido citosólico, que também existem como duas isoformas neutras/alcalinas. Estes são específicos para sacarose e não foram tão estudados quanto os outros dois.

Estrutura

A maioria dos inversos descritos até agora tem formas Dimicr e até multiméricas. Os únicos invertidos monoméricos conhecidos são as bactérias e, nesses organismos, eles têm entre 23 e 92 kDa peso molecular.

Os invertos vacuolares e extracelulares das plantas têm pesos moleculares entre 55 e 70 kDa e a maioria é n-glicosilada. O que é verdadeiro para a maioria dos invertos extracelulares encontrados na natureza, que estão associados à face externa da membrana plasmática.

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A isoenzima de leveduras tem pesos moleculares um pouco mais altos, pois estão entre 135 e 270 kDa.

Outros estudos realizados com enzimas bacterianas também mostraram que essas enzimas têm um centro catalítico rico em estruturas agregadas β.

Funções

Dependendo do organismo em que são expressos, as enzimas invertidas podem cumprir muitas funções fundamentais, adicionais ao transporte de açúcar e sacarose hidrólise para seus monossacarídeos constituintes. No entanto, as funções naturais mais revisadas são de plantas.

Funções metabólicas de invertidas em plantas

A sacarose, que é substrato para a enzima invertida, é um dos açúcares que ocorre nas plantas durante a fotossíntese, depois que o dióxido de carbono é reduzido, na presença de luz, para formar carboidratos e água.

Esses carboidratos são a principal fonte de energia e carbono de tecidos vegetais não fotoossintéticos e devem ser transportados vascularmente através do floema e das folhas, que são os principais órgãos fotossintéticos.

Dependendo do investimento que participa, os resíduos de glicose e frutose obtidos a partir da hidrólise dessa sacarose são destinados a diferentes rotas metabólicas, onde são o combustível essencial para produzir energia na forma de ATP e reduzir o poder na forma de NADH.

Outras funções importantes nas plantas

Além de ser crucial para a obtenção de energia metabólica, o vegetal invertido participa do controle da osmorregulação e no crescimento e alongamento das células vegetais.

Este é o produto do aumento da pressão osmótica gerada pela hidrólise da sacarose, que gera duas novas moléculas osmoticamente ativas: glicose e frutose.

Se uma revisão bibliográfica for feita, será fácil.

Foi estabelecido que invertido é a conexão entre degradação de carboidratos e respostas de patógenos, uma vez que essa enzima fornece açúcares que aumentam a expressão de genes induzíveis por açúcar, que geralmente estão relacionados à expressão de proteínas relacionadas a patógenos (Pr, inglês Relacionado ao patógeno).

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Exploração industrial do microorganismo invertido

Desde a sua descoberta, a reação catalisada pelos invertidos tem sido industrialmente explorada em vários setores de comércio, incluindo a indústria da cerveja ou o padeiro.

Na área de alimentos, os invertidos são usados ​​para a preparação de geléias e geléias, doces, capas líquidas ou recheadas com biscoitos e chocolates. Além disso, uma de suas aplicações mais populares é a produção de xarope, pois eles têm um maior teor de açúcar, mas não são suscetíveis à cristalização.

Na indústria farmacêutica, eles são úteis para a preparação de xaropes de tosse e comprimidos de ajuda digestiva, bem como para a síntese de probióticos e prebióticos, alimentos para bebês e formulações de alimentos de origem animal (especialmente para gado e abelhas).

Eles também foram usados ​​na indústria de papel, para a fabricação de cosméticos, para a produção de álcool etilo e ácidos orgânicos, como ácido lático e outros. VEGETAL ENVERTIDO também são explorados para síntese natural de fricção.

Referências

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