|
|  |
| Lactase |
| **Identificadores** |
| Símbolo | LCT |
| Símbolos alt. | LAC; LPH; LPH1 |
| Entrez | 3938 |
| HUGO | 6530 |
| OMIM | 603202 |
| RefSeq | NM\_002299 |
| UniProt | P09848 |
| **Outros datos** |
| Número EC | 3.2.1.108 |
| Locus | Cr. 2 *q21* |

A **lactase** é un encima que se utiliza para dixerir o azucre lactosa contido no leite, que se produce no aparato dixestivo dos nenos e de parte dos adultos humanos e outros mamíferos. A lactase é esencial para uha completa dixestión do leite, xa que rompe o disacárido lactosa nos seus compoñentes os monosacáridos galactosa e glicosa. A falta do encima lactase pode orixinar a aparición dun cadro de síntomas ao consumir produtos lácteos que se denomina intolerancia á lactosa. A lactase utilízase tamén como un suplemento alimenticio e é engadida ao leite para producir produtos lácteos "libres de lactosa".

A lactase (tamén chamada **lactase-floricina hidrolase**, ou **LPH**), forma parte da familia de encimas da β-galactosidase, e é unha glicósido hidrolase que hidroliza a lactosa nos seus compoñentes galactosa e glicosa. A lactase está presente predominantemente no bordo en cepillo formado por *microvilli* na superficie dos enterocitos que tapizan o intestino delgado. Nos humanos a lactase está codificada no xene LCT do cromosoma 2.

Mecanismo
---------

A temperatura óptima para o funcionamento da lactase é duns 25 °C. e ten un pH óptimo de 6.

No metabolismo, o enlace *β*-glicosídico da D-lactosa é hidrolizado para formar D-galactosa e D-glicosa, que poden ser absorbidas no sangue a través das paredes intestinais. A reacción global que cataliza a lactase é:

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 + calorA lactase tamén cataliza a conversión de floricina a floretina e glicosa.

O mecanismo catalítico da hidrólise da D-lactosa mantén a configuración anomérica dos seus produtos. Aínda que os detalles do mecanismo non se coñecen ben, a retención estereoquímica conséguese por medio dunha dobre reacción de desprazamento. Os estudos feitos coa lactase de *E. coli* indican que a hidrólise se inicia cando un nucleófilo glutamato do encima ataca desde o lado axial do carbono galactosilo no enlace *β*-glicosídico. A separación da D-glicosa saínte pode ser facilitada por unha catálise ácida dependente de Mg. O encima libera o residuo *α*-galactosil por ataque nucleofílico ecuatorial con auga, que produce a D-galactosa.

Estudos sobre a modificación do substrato demostraron que os grupos 3’-OH e 2’-OH do anel de galactopiranosa son esenciais para o recoñecemento encimático e a hidrólise. O grupo 3’-OH está implicado na unión inicial do substrato mentres que o grupo 2’-OH non é necesario para o recoñecemento pero si para os seguintes pasos. Isto demóstrase polo feito de que un análogo 2-desoxi é un inhibidor competitivo efectivo (con Ki = 10mM). A eliminación de grupos hidroxilo específicos no residuo de glicopiranosa non elimina completamente a catálise.

Mecanismo proposto para a hidrólise da lactosa catalizada pola lactase.

Estrutura e biosíntese
----------------------

A pre-pro-lactase é o primeiro produto traducional do encima lactase (ou LPH) e é un polipéptido simple longo de 1927 aminoácidos. Pode dividirse en cinco dominios: (i) unha secuencia sinal de clivaxe de 19 aminoácidos; (ii) un grande dominio prosecuencia que non está presente na lactase madura; (iii) o segmento da lactase madura; (iv) unha áncora hidrofóbica que abrangue o grosor da membrana; e (v) un curto extremo carboxilo terminal hidrofílico. A secuencia sinal é clivada no retículo endoplasmático, e a resultante pro-LPH de 215 kDa é enviada ao aparato de Golgi, onde será fortemente glicosilada e procesada proteoliticamente para dar a forma madura. O prodominio actúa como unha chaperona intramolecular no retículo endoplasmático, impedindo a clivaxe pola tripsina e permitindo que a LPH adopte a estrutura tridimensional necesaria para ser transportada ao aparato de Golgi.

Esquema do procesamento e localización do produto traducional da lactase humana.
A lactase humana madura é unha cadea polipeptídica de 160 kDa que se localiza na membrana do bordo en cepillo das células epiteliais intestinais. Está orientada co extremo N-terminal fóra da célula e o C-terminal no citosol. A LPH contén dous sitios catralíticos de ácido glutámico. No encima humano a actividade de lactase está asociada co Glu-1749, mentres que o Glu-1273 é o sitio para a súa función de floricina hidrolase.

Expresión xenética e regulación
-------------------------------

A lactase está codificada nun locus xenético do cromosoma 2 humano. Exprésase exclusivamente nos enterocitos do intestino delgado de mamíferos e, ademais, en niveis moi baixos no colon durante o desenvolvemnto fetal. Os seres humanos nacen con niveis altos de expresión da lactase. Na maioría da poboación mundial, a transcrición é regulada á baixa despois da desteta, polo que a expresión da lactase diminúe no intestino delgado. En certas persoas a diminución da produción de lactase pode orixinar os síntomas da hipolactasia de tipo adulto ou intolerancia á lactosa.

Algúns segmentos da poboación presentan unha persistencia na expresión da lactase de adultos, o que se cre se debe a unha mutación que ocorreu hai 5.000-10.000 anos e que se estendeu pola poboación, coincidindo co aumento da domesticación do gando vacún. Esta mutación permite que case a metade da poboación mundial poida metabolizar a lactosa sen que se presenten síntomas indesexados. Os estudos ligan a aparición da persistencia da produción de lactase a dous polimorfismos dun só nucleótido de arredor de 14 e 22 kb situados *augas arriba* do extremo 5' do xene LPH. Ambas as mutacións, consistentes nun cambio C→T na posición -13910 e outro T→ A na posición -22018, foron asociados independentemente á presistencia da lactase.

O promotor da lactase ten unha lonxitude de 150 pares de bases e está localizado *augas arriba* preto do sitio de iniciación da transcrición. A secuencia está moi conservada nos mamíferos, o que suxire que están situados preto reguladores transcricionais en cis fundamentais. Identificáronse como factores de transcrición os seguintes: Cdx-2, HNF-1α, e GATA. Os estudos sobre o comezo da hipolactasia demostraron que a pesar deses polimorfismos hai pouca diferenza na expresión de lactase nos nenos pequenos, o que indica que esas mutacións se fan cada vez máis relevantes durante o crecemento. Hipotetízase que proteínas de unión ao ADN reguladas polo desenvolvemento regulan á baixa a transcrición ou desestabilizan os transcritos de ARNm, causando un descenso da expresión do encima despois da desteta.

Uso industrial
--------------

A lactase producida comercialmente pode extraerse de lévedos como *Kluyveromyces fragilis* e *Kluyveromyces lactis* e doutros fungos, como *Aspergillus niger* e *Aspergillus oryzae*. O seu principal uso comercial é degradar a lactosa do leite para facela axeitada para o seu consumo por persoas con intolerancia á lactosa.

Notas
-----

1. ↑  Järvelä I, Torniainen S, Kolho KL (2009). "Molecular genetics of human lactase deficiencies". *Ann. Med.* **41** (8): 568–75. PMID 19639477. doi:10.1080/07853890903121033.
2. 1 2  Skovbjerg H, Sjöström H, Norén O (1981). "Purification and characterisation of amphiphilic lactase/phlorizin hydrolase from human small intestine". *Eur. J. Biochem.* **114** (3): 653–61. PMID 6786877. doi:10.1111/j.1432-1033.1981.tb05193.x.
3. 1 2 3 4  Mantei N, Villa M, Enzler T, Wacker H, Boll W, James P, Hunziker W, Semenza G (1988). "Complete primary structure of human and rabbit lactase-phlorizin hydrolase: implications for biosynthesis, membrane anchoring and evolution of the enzyme". *EMBO J.* **7** (9): 2705–13. PMC 457059. PMID 2460343.
4. ↑  Harvey CB, Fox MF, Jeggo PA, Mantei N, Povey S, Swallow DM (1993). "Regional localization of the lactase-phlorizin hydrolase gene, LCT, to chromosome 2q21". *Ann. Hum. Genet.* **57** (Pt 3): 179–85. PMID 8257087. doi:10.1111/j.1469-1809.1993.tb01593.x.
5. ↑  Hermida C, Corrales G, Cañada FJ, Aragón JJ, Fernández-Mayoralas A (2007). "Optimizing the enzymatic synthesis of beta-D-galactopyranosyl-D-xyloses for their use in the evaluation of lactase activity in vivo". *Bioorg. Med. Chem.* **15** (14): 4836–40. PMID 17512743. doi:10.1016/j.bmc.2007.04.067.
6. 1 2  Sinnott M (1990). "Catalytic mechanisms of enzymic glycosyl transfer". *Chem. Rev.* **90** (7): 1171–1202. doi:10.1021/cr00105a006.
7. 1 2  Juers D, Heightman T, Vasella A, McCarter J, Mackenzie L, Withers S, Matthews B (2001). "A structural view of the action of *Escherichia coli* (*lac*Z) *β*-galactosidase". *Biochemistry* **40** (49): 14781–94. PMID 11732897. doi:10.1021/bi011727i.
8. 1 2 3  Fernandez P, Cañada F, Jiménez-Barbero J, Martín-Lomas, M (1995). "Substrate specificity of small-intestinal lactase: Study of the steric effects and hydrogen bonds involved in enzyme-substrate interaction". *Carbohydr. Res.* **271** (1): 31–42. PMID 7648581. doi:10.1016/0008-6215(95)00034-Q.
9. ↑  Naim HY, Sterchi E, Lentze M (1987). "Biosynthesis and maturation of lactase-phlorizin hydrolase in the human small intestinal epithelial cells". *Biochem. J.* **241** (2): 427–34. PMC 1147578. PMID 3109375.
10. ↑  Naim HY, Jacob R, Naim H, Sambrook J, Gething M (1994). "The pro region of human intestinal lactase-phlorizin hydrolase". *J. Biol. Chem.* **269** (43): 26933–43. PMID 7523415.
11. ↑  Zecca L, Mesonero J, Stutz A, Poirée J, Guidicelli J, Cursio R, Gloor S, Semenza G (1998). "Intestinal lactase-phlorizin hydrolase (LPH): the two catalytic sites; the role of the pancreas in pro-LPH maturation". *FEBS Lett.* **435** (2–3): 225–8. PMID 9762914. doi:10.1016/S0014-5793(98)01076-X.
12. 1 2 3  Troelsen J, Mitchelmore C, Spodsberg N, Jensen A, Norén O, Sjöström H (1997). "Regulation of lactase-phlorizin hydrolase gene expression by the caudal-related homoeodomain protein Cdx-2". *Biochem. J.* **322** (Pt. 3): 833–838. PMC 1218263. PMID 9148757.
13. ↑  Bersaglier T, Sabeti P, Patterson N, Vanderploeg T, Schaffner S, Drake J, Rhodes M, Reich D, Hirschhorn J (2004). "Genetic Signatures of Strong Recent Positive Selection at the Lactase Gene". *Am. J. Hum. Gen.* **74** (6): 1111–20. PMC 1182075. PMID 15114531. doi:10.1086/421051.
14. ↑  Kuokkanen M, Enattah N, Oksanen A, Savilhahtl E, Orpana A, Järvela I (2003). "Transcriptional regulation of the lactase-phlorizin hydrolase gene by polymorphisms associated with adult-type hypolactasia". *Gut.* **52** (5): 647–52. PMC 1773659. PMID 12692047. doi:10.1136/gut.52.5.647.
15. 1 2 3 4  Troelsen J (2005). "Adult-type hypolactasia and regulation of lactase expression". *Biochim Biophys Acta.* **1723** (1–3): 19–32. PMID 15777735. doi:10.1016/j.bbagen.2005.02.003.
16. 1 2  Wang Y, Harvey C, Hollox E, Phillips A, Poulter M, Clay P, Walker-Smith J, Swallow D (1998). "The genetically programmed down-regulation of lactase in children". *Gastroenterology* **114** (6): 1230–6. PMID 9609760. doi:10.1016/S0016-5085(98)70429-9.
17. ↑  Seyis I, Aksoz N (2004). "Production of lactase by Trichoderma sp" (PDF). *Food Technol Biotechnol* **42**: 121–124.
18. ↑  Tarantino, LM (2003-12-03). "Agency Response Letter GRAS Notice No. GRN 000132". U.S. Food and Drug Administration. Consultado o 2009-09-21.

Véxase tamén
------------

### Outros artigos

* Lactosa
* Beta-galactosidase

### Ligazóns externas

* A proteína lactase
* *E. coli* β-galactosidase: PDB - 1JYY
* Uso de lactases na industria láctea
* Evolución recente da tolerancia á lactosa
* Ontoloxía xénica da lactase

|  |  |
| --- | --- |
| Control de autoridades | 
* Wd: Q379764
* BNCF: 34815
* EBID: ID
* GEC: 0118722
* LCCN: sh85073860
* MAG: 2778974006

 |

|  |  |
| --- | --- |
| Identificadores | 
* EC: 3.2.1.108
* MeSH: D043322
* MeSH: D08.811.277.450.410.100.500
* RefSeq: NP\_002290
* UniProt: P09848

 |