Альфа-галактозидаза

Мелибиа́зы (или α-галактозида́зы) (КФ 3.2.1.22) — гликозил-гидролазы, способные отщеплять, как правило с сохранением их оптической конфигурации, терминальные нередуцирующие остатки α-D-галактозы от α-D-галактозидов, в том числе от галактоолигосахаридов, галактоманнанов и галактолипидов. Их простейшими природными субстратами являются дисахарид мелибиоза и трисахарид раффиноза. В ряде случаев у мелибиаз обнаружена трансгалактозидазная активность. К α-галактозидазам биохимически и эволюционно близки α-N-ацетилгалактозаминидазы (КФ 3.2.1.49).

Семейства мелибиаз

На основании своего строения каталитические домены всех α-галактозидаз были отнесены к шести семействам: GH4, GH27, GH36, GH57, GH97 и GH110.

• Семейства GH27 и GH36 на более высоком иерархическом уровне образуют клан GH-D. Домены этого клана имеют трёхмерную структуру в виде (β/α)₈-бочонка, также известную как TIM-бочонок. Эта трёхмерная структура является самой распространённой среди каталитических доменов всех гликозил-гидролазы, а также одной из наиболее распространённых среди всех белков. Все многоклеточные организмы и большинство исследованных одноклеточных эукариот и бактерий обладают α-галактозидазами. Среди архей они обнаружены лишь у отдельных видов. Большинство α-галактозидаз эукариот относятся к семейству GH27, а большинство α-галактозидаз бактерий — к семейству GH36. Эти два семейства содержат почти исключительно α-галактозидазы и α-N-ацетилгалактозаминидазы. Филогенетический анализ семейства GH36 показал его полифилетическое происхождение, что позволило разбить это семейство на восемь новых. Эти восемь семейств вместе с семействами GH27 и GH31 объединены в α-галактозидазное суперсемейство.
• Каталитические домены семейства GH97 также имеют структуру (β/α)₈-бочонка. В настоящее время лишь для одного представителя этого семейства показано наличие α-галактозидазной активности — у одного из белков бактерии Bacteroides thetaiotaomicron.
• Каталитические домены семейства GH57 имеют структуру, сходную с TIM-бочонком — (β/α)₇-бочонок. Семейство GH57 содержит обе известные к настоящему времени α-галактозидазы архей, а также ряд прокариотических гликозил-гидролаз с другими активностями.
• Семейство GH4 объединяет бактериальные гликозидазы с широкой субстратной специфичностью. Для трёх из них было показано наличие α-галактозидазной активности.
• Семейство GH110 объединяет уникальные α-галактозидазы, способные отщеплять остатки α-D-галактозы с обращением (inverting) их оптической конфигурации. Такие ферменты обнаружены у бактерий Bacteroides fragilis, B. thetaiotaomicron и Streptomyces avermitilis.

Вероятно, гены α-галактозидаз семейств GH27, GH36, GH57 и GH97 имеют общее эволюционное происхождение.

Наследственные заболевания, связанные с недостаточностью мелибиаз

Многие мутации по гену α-галактозидазы у человека приводят к болезни Фабри (англ. Fabry disease), а по гену α-N-ацетилгалактозаминидазы — к болезни Шиндлера (англ. Schindler disease), известной также как болезнь Канзаки (англ. Kanzaki disease).

См. также

• Рисунок трёхмерной структуры гликозидазы семейства GH4.