Specyficzność lipaz




Lipazy, ze względu na różnorodną specyficzność, mogą być podzielone ogólnie na pięć grup [48,49,59]:

  1. Lipazy substratospecyficzne
  2. Lipazy specyficzne pozycyjnie (regiospecyficzne, sn-1,3 specyficzne) - aktywne tylko w stosunku do wiązań estrowych znajdujących się w pozycjach sn-1 i sn-3 cząsteczki triacyloglicerolu (TAG)
  3. Lipazy niespecyficzne (randomizujące), które katalizują wiązania estrowe we wszystkich trzech pozycjach cząsteczki triacyloglicerolu (TAG)
  4. Lipazy specyficzne (acylospecyficzne) w stosunku do struktury kwasów tłuszczowych, głównie nienasyconych, zawierających wiązanie podwójne w położeniu cis-9.
  5. Lipazy stereospecyficzne




Lipazy substratospecyficzne


Acyloglicerole są naturalnymi substratami lipaz [42]. Specyficzność substratowa jest definiowana jako zdolność lipaz do preferencyjnej hydrolizy określonych estrów glicerolu [38]. Na przykład podczas trawienia hydroliza TAG nie zachodzi do końca. W rezultacie DAG zostają przekształcone w MAG, ale hydroliza tych ostatnich zachodzi bardzo wolno. Zgodnie z tym, TAG są najbardziej faworyzowanymi substratami u większości lipaz zwierzęcych, podczas gdy MAG najmniej. TAG są również preferowanymi substratami większości lipaz roślinnych i mikrobiologicznych. Jednakże, niektóre lipazy szybciej hydrolizują niepełne glicerole niż TAG. Na przykład lipaza Penicillium camembertii (PCL) wykazuje wyższą preferencję w stosunku do MAG i DAG, natomiast minimalną reaktywność z TAG. Lipaza specyficzna w stosunku do MAG, pochodząca z tkanki tłuszczowej szczura, wykazuje niską aktywność do DAG i TAG. Lipaza Penicillium sp. Nie hydrolizuje DAG, natomiast lipaza Penicillium cyclopium (PYL) hydrolizuje głównie MAG i DAG zaś reakcja z udziałem TAG przebiega bardzo powoli [41;43].



Lipazy regiospecyficzne


Specyficzność pozycyjną lub regiospecyficzność lipaz definiuje się jako zdolność tych enzymów do odróżnienia dwóch zewnętrznych pozycji (pierwszorzędowych wiązań estrowych) i wewnętrznej pozycji (drugorzędowego wiązania estrowego) szkieletu TAG. Podczas hydrolizy triacylogliceroli, lipazy sn-1,3-regiospecyficzne preferencyjnie hydrolizują pozycje sn-1 i sn-3, przed pozycją sn-2. Tym sposobem dalsza hydroliza otrzymanej mieszaniny równomolowej 1,2-diacylogliceroli (1,2-DAG) i 2,3-diacylogliceroli (2,3-DAG) prowadzi do powstania 2-monoacylogliceroli (2-MAG). Przykładem lipazy 1,3-regiospecyficznej może być wieprzowa lipaza trzustkowa (PPL) [74]. Ten typ specyficzności został opisany dla wielu lipaz (m.in. Aspergillus niger (ANL), Rhizopus oryzae (inaczej Rhizopus delemar, Rhizopus arrizus) (RAL)) [20;41;77]. Specyficzność w stosunku do pozycji sn-2 triacylogliceroli (TAG) jest bardzo rzadka. Właściwie do niedawna nauce znana była tylko jedna lipaza wykazująca taką specyficzność - lipaza Candida antarctica A (CALA).Jednakże, ostatnio opisano, że niektóre gatunki Geotrichum działają dwa razy szybciej na wiązanie estrowe w pozycji sn-2, niż na wiązania estrowe w pozycjach pierwszorzędowych. Dwie formy lipazy wytwarzane przez Geotrichum candidum charakteryzuje regiospecyficzność w stosunku do drugorzędowego wiązania estrowego trioleiny, jako substratu. Jednakże w stosunku do TAG te same lipazy wykazują odmienną specyficzność [3].



Lipazy niespecyficzne


Część lipaz wykazuje niewielką lub żadną specyficzność pozycyjną i hydrolizuje wszystkie wiązania estrowe w TAG, nie biorąc pod uwagę tłuszczowych komponentów acylowych hydrolizowanego substratu [74]. Przykładami lipaz niespecyficznych są lipazy Penicillium expansum (PEL), Candida rugosa (dawniej Candida cylindracea) (CRL) lub Aspergillus sp., Staphylococcus hyicus (SHL)[3].



Lipazy acylospecyficzne


Lipazy mogą być specyficzne dla określonego kwasu tłuszczowego, lub bardziej ogólnie dla określonej klasy kwasów tłuszczowych. Lipazy tego typu hydrolizują estry glicerydu kwasów tłuszczowych niezależnie od ich pozycji na szkielecie glicerolu. Najlepiej poznanym enzymem tego typu jest lipaza Geotrichum candidum (inaczej Oospora lactis, Galactomyces geotrichum) (GCL), która jest wysoce specyficzna dla cis-9-nienasyconych kwasów tłuszczowych zawierających podwójne wiązanie w pozycji 9 (cis -9), czyli np. kwasów; oleinowego, linolowego, linolenowego[41;43]. Innym przykładem są lipazy, takie jak Penicillium roquefortii (PRL) i różne zwierzęce lipazy żołądkowe, specyficzne w stosunku do krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, a wykazujące niewielką aktywność do długołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Występują również lipazy specyficzne dla innych kwasów tłuszczowych, na przykład lipaza Botrytis cinerea (BIL) jest specyficzna dla długołańcuchowych nienasyconych kwasów tłuszczowych (kwasów oleinowego i linolenowego) [41;53;74].



Lipazy stereospecyficzne


Stereospecyficzność lipaz jest definiowana jako zdolność tych enzymów do rozróżnienia konformacji przestrzennej grup acylowych. Lipazy sterospecyficzne można podzielić na: rozróżniające dwie odrębne cząsteczki enancjomerów, oraz rozróżniające dwie, chemicznie identyczne, ale stereochemicznie różne enancjomeryczne grupy wewnątrz prochiralnych cząsteczek substratu, oznacza to, że w mieszaninie racemicznej związku chemicznego katalizują one przemiany tylko jednego z obecnych w niej cząsteczek enancjomeru (R)- lub (S)- [53]. W obu przypadkach hydrolizę jednego pierwszorzędowego wiązania estrowego określa się mianem sn-1 lub sn-3 stereospecyficzności. Przykładami lipaz typu sn-1 stereospecyficznych są: Humicola lanuginosa (HLL) [68], Pseudomonas fluorescens (PFL), lipaza lipoproteinowa (LPL) z mleka wołowego, natomiast sn-3 stereospecyficznych - Candida antarctica B (CALB) [36], Fusarium solani (FSL), psia lipaza żołądkowa, ludzka lipaza żołądkowa (HGL), podczas gdy PPL nie wykazała znaczącej stereoselektywności, podczas analiz w analogicznych warunkach [74].



Lipazy wykazują także selektywność względem ilości wiązań podwójnych w cząsteczce kwasu tłuszczowego oraz ich konformacji (cis-, trans-)[68]. Wynikają z tego różnice w wydajnościach reakcji estryfikacji względem poszczególnych kwasów. Właściwość taką posiadają preparaty uzyskane z komórek CRL, Mucor miehei (MML) oraz z Candida antarctica (CAL).


Główna