Glikozid-hidrolaza

[thumb|right|200px|[Pankreasna  alfa-amilaza 1HNY, jedna je od  **glikozidnih hidrolza**]]
**Glikozid hidrolaze ** –  **glikozidaze** ili  **glikozil-hidrolaze** – pomažu u  hidrolizi glikozidnih veza u složenim šećerima.

To su krajnje rasprostranjeni enzim, čija uloga u prirodi uključuje degradaciju biomase kao što su celuloza i hemiceluloza, u strategiji  antibakterijske odbrane   (tj.  lizozima), u mehanizmima  patogeneze (kao  virusne  neuraminidaze) i u normalnim ćelijskim funkcijama  (kao u programiranju  manozidaza koje su uključene u biosintezu N-vezanih glikoproteina. skupa sa glikoziltransferazama, glikozidaze  formiraju glavne katalitske mehanizme  za sintezu I kidanje glikozidnih veza.

400px|center

## Rasprostranjenje i značaj 
Glikozid-hidrolaze se nalaze u suštini svih domena života. U prokariotima se javljaju i kao unutarćelijski i vanćelijski  enzimi koji su u velikoj mjeri uključeni u akviziciju hranljivuh tvari. Jedna od važnih varijanti  glikozid-hidrolaza u bakterija je enzim beta-galaktozidaza (LacZ), koji je uključen u regulaciju  ekspresije *lac* operona kod *E. coli*. U viših organizama,  glikozid-hidrolaze se nalaze  u endoplazmatskom retikulumu i Golgijevom aparatu gdje su uključene u obradu N-vezane glikoproteine  i u lizosome,  kao enzimi koji učestvuju u razgradnji  ugljikohidratnih struktura. Nedostatak u specifičnim lizosomnnim  glikozid-hidrolazama može dovesti do niza poremećaja lizosomnog skladištenja,  koji izaziva  problema u razvoju ili smrt. Glikozid-hidrolaze se nalaze  u probavnom traktu i u pljuvački, gdje su rarlažu  složene ugljikohidrata,  kao što su laktoza, škrob, saharoza i trehaloza. U crijevima se nalaze kao glikozilfosfatidl vezani  enzimi na endotelnim ćelijama. Za razgradnju mliječnog šećera  laktoze, potreban je   enzim laktaza, koja  je na visokoj razini prisutna u novorođenčadi, ali u većini populacija se smanjuje  nakon odbijanja ili u začetku, što potencijalno dovodi do netolerancije laktoze  u   odraslim dobima. Enzim O-GlcNAkaza  je uključen u uklanjanje N-acetilglukozaminske grupe serini  i  treoninskog  ostataka u citoplazmi i ćelijskom  jedru. Glikozid-hidrolaze su uključene u biosintezu i degradaciju  glikogena u organizmu.

## Klasifikacija
Glikozid-hidrolaze su svrstane u kategoriju  EC 3.2.1 kao enzimi koji  katalizuju hidrolizu O- ili S-glikozida. Mogu  se svrstati i u skladu sa stehiometrijskim ishodom  hidrolizne reakcija: na taj način mogu biti enzimi  *retencije* ili *reverzije*. Glikozid-hidrolaze se mogu  klasificirati kao egzo- ili endo djelujuće, ovisno o tome da li djeluju na (obično nereducirajući) kraj ili sredinu datog  oligo/polisaharidnog lancs. Glikozid-hidrolaze se mogu  svrstati metodama  koje se zasnivju na  svojstvim sekvence ili strukture.

### Klasifikacija na osnovu sekvenci
Klasifikacije  koja je zasnovana na  strukturi  sekvenci je među najmoćnijim intuitivnim metodima  za predlaganje moguće  funkcije za novootkrivenih  enzima,  koje  ranije nisu biohemijski dokazane. Klasifikacijski sistem za glikozilna-hidrolaze, na osnovu sličnosti  sekvenci, doveo je do definicije više od 100 različitih enzimskih  porodica.  Ova klasifikacija je dostupna na web stranici Cazy (aktivni enzimi za ugljikoidrate), gdje je baza podataka koja  nudi niz redovito ažuririh sekvenci na osnovu klasifikacije koja omogućava pouzdano predviđanje mehanizma (zadržavanje/inverzija), aktivnih mjesta  ostataka  i mogućih  podloga. Online baze podataka podržava CAZypedia, online enciklopedija ugljenih hidrata aktivnih enzima, na osnovu  trodimenzionzijske sličnosti struktura. Porodice sekvenci su  zasnovane na  svrstavanju  u *klanove* povezanih struktura. Nedavni napredak u analizi glikzidaznih  sekvenci i odnosa 3D struktura, omogućio je predlaganje  produžene hijerarhijske klasifikaciju glikozid-hidrolaza.

## Mehanizmi
### Inverzna  glikozid hidrolaza 
Invertirajući  enzimi koriste dva,  obično carboksilatna,  enzimska ostatka, koji se ponašaju kao kiseline i baze, kao što je prikazano u nastavku za β-glukozidaze:

430px|center

### Retencijska  glikozid-hidrolaza 
Retencijske   glikozidaze djeluju u mehanizmu od dva koraka, a svaki korak rezultira u inverziji, za mežu  retencije stehiometrije. Opet su uključena  dva ostatka, koji su obično  nastali  od enzimskog karboksilata. Jedan se ponaša kao nukleofil, a drugi kao kiselina/baza. U prvom koraku nukleofil napada anomerni centar, što  rezultira u formiranju  međuprodukta glikozil enzima, sa  kiselinskom pomoći pod uticajem   kiselih karboksilata. U drugom koraku, sada deprotonirani kiseli carboksilati,  djeluju kao baze i pomažu nukleofilnoj vodi da hidrolizira  međuprodukt  glikozil enzima, dajući hidrolizirani proizvod. U nastavku je mehanizam za lizozim kokošjeg  bjelanceta.

650px|center

Alternativni mehanizam za hidrolize sa retencijom  stereohemije može se javiti   putem nukleofilnog ostatka  koji je vezan za podlogu, a ne za  enzim. Takvi mehanizmi su zajednički za određene N-acetilheksosaminidaze, koje imaju acetamido grupu, sa  učešćem susjednih grupa sa kojima formiraju  međuproizvod oksazolin ili oksazolinijski ion. Mehanizam  se i ovdje odvija u dva koraka,  putem  individualne inverzije koja  dovodi do mreže kofiguracijske retencije.

650px|center

## Nomenklatura i primjeri
Glikozid-hidrolaze se obično nazvaju po podlozi  na koju djeluju. Tako glulozidaze kataliziraju hidrolizu  glikozida, a  ksilanaza katalizira razlaganje ksiloze na bazi  homopolimernog ksilana. Ostali primjeri uključuju laktazu, amilaza, hitinazu, saharozu, maltozu, neuramnidazu, invertazu, hujaluronidazu i lizozim.

## Upotreba
Glikozid-hidrolaze imaju razne namjene, uključujući razlaganje biljnog materijala (npr. celulaze za prtvaranje celuloze u glukozu, koja se može koristiti za proiizvodnju etanola), u prehrambenoj industriji (invertaza za proizvodnju invertnog šećera, amilaza za proizvodnju maltodekstrina), te u industriji celuloze i papira (ksilanaze za odvajanje hemiceloze od celuloze). Celulaze  se dodaju deterdžentima za pranje pamučnih tkanina i pomažu održavanju boje kroz uklanjanje mikrovlakana koja se podižu sa površine niti za vrijeme trošenja.
U organskoj hemiji, glikozid-hidrolaze  se mogu koristiti kao sintetski katalizatori za  formiranje glikozidne veze ili za obrnutu hidrolizu (kinetički pristup), gdje se ukida ravnotežni položaj. Alternativa  je transglikozacija (kinetički pristup) pri čemu retencija  glikozid-hidrolaze može katalizirati transfer glikozilne polovine aktiviranog  glikozida na akceptor alkohola, pri čemu se dobija novi glikozid.

Mutantna  glikozid-hidrolaze naziva se glikosintaza, a  mogu omogućiti  sintezu glikozida u visokim prinosom aktiviranog  donora  glikozila,  kao što su glikozil-fluoridi. Glikosintaze se obično formiraju od retencijske glikozid-hidrolaze putem usmjerenog mjesta  mutageneze  enzimskog nukleofila na neke druge manje nukleofilne grupa, kao što su alaninske ili glicinske. Druga grupa mutanata glikozid-hidrolaze nazvaju se  tioglikoligaze koje mogu biti formirane putem  usmjerene mutageneze kiselo-baznih ostataka retencijske glikozid-hidrolaze. Tioglikoligaze kataliziraju  kondenzaciju aktiviranog  glikozida i raznih akceptora koji sadrže tiol.

## Inhibitori
Za mnoge  spojeve se zna da mogu djelovati kao  inhibitori  aktivnosti  glikozid-hidrolaza. U prirodi se mogu nači heterociklusi koji sadrže dušik u  'šećernom obliku',  uključujući i dezoksinojirimicin, svainsonin, australin i kastanospermin. Od ovih prirodnih obrazaca,  razvijeni su  mnogi drugi inhibitori, uključujući i izofagomin i dezoksigalaktonojirimicin i razni  nezasićeni spojevi, kao što su PUGNAc. Inhibitori koji su u kliničkoj upotrebi uključuju anti-dijabetesne lijekove  akarboza i miglitol i antivirusnie lijekove  oseltamivir i zanamivir. Pronađeno je neki proteini djeluju kao inhibitori glikozid-hidrolaza.

## Također pogledajte
* Mukopolisaharidoze
* Glukosidaza
* Lizozim
* Glikoziltransferaza

## Reference
## Vanjski linkovi
*Cazypedia, an online encyclopedia of the "CAZymes," the carbohydrate-active enzymes  and binding proteins involved in the synthesis and degradation of complex carbohydrates
*Carbohydrate-Active enZYmes Database
*ExPASy classification 
* 

Kategorija:Ugljikohidrati
Kategorija:Hemija ugljikohidrata
Kategorija:EC 3.2.1
Kategorija:Glikobiologija