LIPAZY- enzymy katalizujace hydrolizę i syntezę długołańcuchowych acylogliceroli, ale nie tylko.

Lipazy ktalizuja reakcje:

- hydrolizy

- estryfikacji

- transestryfikacji

- laktonizacji

- inne

Lipazy są enzymami pozakomórkowymi, dzięki czemu umożliwiają komórce rozkład substancji na zewnątrz komórki i pobieranie mniejszych cząsteczek.

Lipazy hydrolizują wiązanie estrowe obecne w acyloglicerolach, przez co uwalniane są kwasy tłuszczowe i glicerol. Mechanizm reakcji jest podobny do tego, który występuje w przypadku reakcji katalizowanych przez proteazy serynowe.

Miejsce aktywne lipaz zawiera katalityczna triadę (podobna do występującej w proteazach serynowych), która składa się z reszty nukleofilowej (we wszystkich do tej pory poznanych lipazach jest nią reszta Ser), katalitycznej reszty kwasowej ( Asp lub Glu) i z reszty His- zawsze w tej kolejności w sekwencji aminokwasowej.

Enzymy lipolityczne charakteryzują się drastycznym wzrostem aktywności, kiedy działają na powierzchni styku miedzy lipidem a woda w micelarnych lub zemulgowanych substratach- zjawisko to zwane jest aktywacja „miedzypowierzchniowa”. Ten wzrost aktywności enzymatycznej jest spowodowany zmianami strukturalnymi w regionie miejsca aktywnego.

(W nieobecności powierzchni kontaktu miedzy lipidem a woda miejsce aktywne jest przykryte przez tzw. wieczko. W obecności hydrofobowych substancji wieczko się otwiera sprawiając, że katalityczne reszty staja się dostępne dla substratu i odsłaniana jest duża hydrofobowa powierzchnia, która oddziałuje z lipidem. Jednak nie wszystkie lipazy wykazują taka aktywacje- wyjątek stanowi np. lipaza z B. subtilis, która nie ma wieczka przykrywającego miejsce aktywne w nieobecności powierzchni kontaktu lipidu z woda.)

KLASYFIKACJA LIPAZ BAKTERYJNYCH:

47 lipaz bakteryjnych zostało zidentyfikowanych i zebranych w 6 rodzin ze względu na podobieństwo

sekwencji aminokwasowej.

• RODZINA I: najliczniejsza, należą do niej 22 lipazy pogrupowane w 6 podrodzin:

o Podrodzina 1 i 2- wiele lipaz ze szczepów Pseudomonas (np. P.aeruginosa, P.fragi) ; lipazy te są wydzielane z komórki przez tzw. sekreton- kompleks składajacy się z ok.14 różnych białek

o Podrodzina 3- np. lipaza z P.fluorescens; lipazy te są wydzielane z komórki przez tzw. eksporter ABC składajacy się z 3 różnych białek

o Podrodzina 4- lipazy ze szczepów Bacillus, najmniejsze znane lipazy (ok.19,6 kDa)

o Podrodzina 5- np. lipaza ze Staphylococcus hyicus (jedyna, która hydrolizuje fosfolipidy)

• RODZINA II: lipazy należące do tej rodziny różnią się znacznie trzeciorzedowa struktura od pozostałych lipaz; zaliczono tu także esterazy zlokalizowane w zewnętrznej błonie z P.aeruginosa i

Salmonella typhimurium

• RODZINA III: pozakomórkowe lipazy ze szczepów Streptomyces i z psychrofilnego szczepu Moraxella

• RODZINA IV: grupa lipaz „zaadaptowanych do zimna”, które wykazują podobieństwo do ssaczych

lipaz wrażliwych na hormony

• RODZINA V: lipazy należące do tej grupy wykazują strukturalne podobieństwa do dehalogenaz, haloperoksydaz i hydrolaz epoksydów

• RODZINA VI: esterazy, które sa małymi białkami zlokalizowanymi w bakteryjnej cytoplazmie

PYTANIE:

Dlaczego lipazy maja szerokie zastosowanie?

Przez swoje właściwosći:

• Rozpuszczalne w wodzie

• Maksymalna aktywność wykazują w zakresie pH od 5,6 do 8,5

• Nie wymagają kofaktorów

• Są stabilne w środowisku niewodnym

• Optymalna temperatura od 30 do 40° C

• Charakteryzują się zdolnością do przyjęcia konformacji odpowiednich dla substratów znacznie różniących się wielkościami cząsteczki zachowując jednocześnie enancjoselektywność

• Do przeprowadzenia reakcji często wystarczają preparaty średnio

oczyszczone, na przykład proszki acetonowe

• Aktywacja na granicy faz woda-tłuszcz

• Lipazy charakteryzuje specyficzność substratów, a także regioselektywność i enancjoselektywność

• Wykazuja specyficzność w stosunku do hydrolizowanego

• Lipazy ktalizują reakcje:

- hydrolizy

- estryfikacji

- transestryfikacji

- laktonizacji

- inne

W wyniku enzymatycznych syntez powstają:

 leki

 herbicydy

 insektycydy

 emulgatory

 substancje zapachowe

 aromaty

 słodziki

 kwasy

 alkohole

 polimery

 peptydy

 steroidy

 cukry

 lipidy

 zw. Metaloorganiczne

Lipazy katalizują enancjoselektywną hydrolize acyklicznych i cyklicznych estrów 2-azydoalkoholi, prekursorów 2-aminoalkoholi.Substancje te są prekursorami wielu związków istotnych w medycynie.

Lipazy znalazły zastosowanie w produkcji triglicerydów kwasów nienasyconych. Chemiczne metody otrzymywania triglicerydów nie zdaja egzaminu w przypadku niestabilnych, wymagających łagodnych warunków kwasów wielonienasyconych.

Specyficzność lipaz katalizujących reakcje transestryfikacji stwarza możliwosci

otrzymywania różnych produktów przemysłu tłuszczowego:

- wysokogatunkowych tłuszczów

- olejów

- substancji cenionych w żywieniu dietetycznym

- wyrobach cukierniczych

Potencjał katalityczny lipaz znalazł zastosowanie w enzymatycznej i

chemoenzymatycznej syntezie polimerów dzięki swojej specyficzności lipazy

katalizują powstawanie polimerów będących produktami polikondensacji zw.

Zawierających grupę kwasowa i alkoholowa.

Polimery powstają na drodze katalizowanej przez lipazy transestryfikacji

polimerycznych alkoholi, jak i hydrolizy ich estrów w roztworze wodnym. W obecności enzymów zachodzi również kopolimeryzacja z otwarciem pierścieni laktozowych.

Lipazy w rozpuszczalnikach organicznych katalizuja synteze wiazania amidowego. Amidy powstają w wyniku reakcji kwasów tłuszczowych z aminami.

W reakcji ß - hydroksyestrów z aminami w obecności lipazy z Candida antarctica, powstają chiralne 3 - hydroksyaminy, prekursory 1,3 - alkoholi, które sa materiałami wyjściowymi do produkcji leków antydepresyjnych, a także antybiotyków.