| 알파-아밀라제 | |||||||||
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인간의 침 속 아밀라제: 연한 카키색에서 보이는 칼슘 이온과 녹색의 염화 이온. PDB 1SMD
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| 식별자 | |||||||||
| EC 번호 | 3.2.1.0 | ||||||||
| CAS 번호 | 9000-90-2 | ||||||||
| 데이터베이스 | |||||||||
| IntEnz | IntEnz 보기 | ||||||||
| BRENDA | BRENDA 항목 | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme 보기 | ||||||||
| KEGG | KEGG 항목 | ||||||||
| MetaCyc | 대사 경로 | ||||||||
| PRIAM | 프로파일 | ||||||||
| PDB 구조 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
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| GH13 촉매 도메인 | |||||||||
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사이클로덱스트린 글루카노트랜스퍼라제 (e.c.2.4.1.19) (cgtase)
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| 식별자 | |||||||||
| 기호 | 알파-아밀라제 | ||||||||
| Pfam | PF00128 | ||||||||
| Pfam 클랜 | CL0058 | ||||||||
| InterPro | IPR006047 | ||||||||
| SCOP2 | 1ppi / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| OPM 슈퍼패밀리 | 117 | ||||||||
| OPM 단백질 | 1wza | ||||||||
| CAZy | GH13 | ||||||||
| CDD | cd11338 | ||||||||
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| 알파 아밀라제, C-말단 베타 시트 도메인 | |||||||||
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보리 알파-아밀라제 동형효소 1 (amy1) 비활성 돌연변이 d180a와 말토헵타오스의 복합체의 결정 구조
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| 식별자 | |||||||||
| 기호 | Alpha-amyl_C2 | ||||||||
| Pfam | PF07821 | ||||||||
| InterPro | IPR012850 | ||||||||
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| 알파 아밀라제, C-말단 올-베타 도메인 | |||||||||
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전처리된 사이클로덱스트린 글루코실트랜스퍼라제 돌연변이의 말토트리오스 복합체
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| 식별자 | |||||||||
| 기호 | Alpha-amylase_C | ||||||||
| Pfam | PF02806 | ||||||||
| Pfam 클랜 | CL0369 | ||||||||
| InterPro | IPR006048 | ||||||||
| SCOP2 | 1ppi / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
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알파-아밀라제, (α-amylase)는 EC 3.2.1.1에 해당하는 효소로, 전분 및 글리코겐과 같은 대형 알파-연결 다당류의 알파 결합을 가수분해하여 짧은 사슬, 덱스트린 및 맥아당을 생성합니다. 이는 인간 및 기타 포유류에서 발견되는 주된 형태의 아밀라제입니다. 또한 전분을 영양소로 포함하는 씨앗에서도 발견되며, 많은 곰팡이에 의해 분비됩니다. 이는 글리코사이드 가수분해효소 계열 13의 일원입니다.
인간 생물학에서의 역할
아밀라제는 여러 조직에서 발견되지만, 췌장액과 침에서 가장 두드러지며, 각각은 고유의 인간 α-아밀라제 동형효소를 가지고 있습니다. 이들은 등전점 초점에서 서로 다르게 행동하며, 특정 단클론 항체를 사용하여 검사 시 분리할 수 있습니다. 인간에서는 모든 아밀라제 동형 효소가 1p21 염색체에 연결되어 있습니다(AMY1A 참조).
침 아밀라제 (프티알린)
아밀라제는 침에서 발견되며 전분을 맥아당과 덱스트린으로 분해합니다. 이 형태의 아밀라제를 ‘프티알린’이라고도 하며 /ˈtaɪəlɪn/, 스웨덴 화학자 욘스 야곱 베르젤리우스에 의해 명명되었습니다. 이 이름은 그리스어 단어 πτυω (나는 침을 뱉는다)에서 유래되었으며, 물질이 침으로부터 얻어졌기 때문입니다. 프티알린은 큰 불용성 전분 분자를 가용성 전분(아밀로덱스트린, 에리트로덱스트린 및 아크로덱스트린)으로 분해하여 점진적으로 더 작은 전분들을 생성하고 궁극적으로 맥아당을 생산합니다. 프티알린은 선형 α(1,4) 글라이코사이드 결합에 작용하지만, 복합체 가수분해에는 가지치기된 생성물에 작용하는 효소가 필요합니다. 침 아밀라제는 위산에 의해 위에서 비활성화됩니다. pH 3.3으로 조정된 위액에서는 프티알린이 37 °C에서 20분 만에 완전히 비활성화되었습니다. 반면, pH 4.3의 위액에 150분 동안 노출된 후 50%의 아밀라제 활성이 남아 있었습니다. 프티알린의 기질인 전분과 그 생성물(짧은 포도당 사슬)은 위산에 의한 비활성화로부터 부분적으로 보호할 수 있습니다. pH 3.0의 완충액에 추가된 프티알린은 120분 이내에 완전히 비활성화되었으나, 0.1%의 농도로 전분을 추가하였을 때는 10%의 활성이 남았고, 1.0%의 농도로 추가했을 때는 120분 이내에 약 40%의 활성이 남았습니다.
프티알린의 최적 조건
- 최적 pH – 7.0
- 인체 온도
- 특정 음이온 및 활성제의 존재:
- 염화물과 브로민이 가장 효과적입니다.
- 요오드화물은 덜 효과적입니다.
- 황산염과 인산염이 가장 덜 효과적입니다.
인간 침 아밀라제의 유전적 변이
침 아밀라제 유전자는 진화 과정에서 복제되었으며, DNA 하이브리드화 연구에 따르면 많은 개인이 유전자의 다중 연속 반복을 가지고 있습니다. 유전자 사본 수는 인간 아밀라제에 대한 항체를 사용한 단백질 블롯 검사에 의해 측정된 침 아밀라제의 수치와 관련이 있습니다. 유전자 복사 수는 높은 전분 식단에 대한 명백한 진화적 노출과 관련이 있습니다. 예를 들어, 한 일본인은 아밀라제 유전자 14개 복사본을 보유하고 있었으며(하나의 대립유전자는 10개의 복사본, 두 번째 대립유전자는 4개의 복사본을 보유), 일본 식단은 전통적으로 많은 양의 쌀 전분을 포함하고 있습니다. 반면, 비아카 개인은 6개의 복사본을 보유하고 있으며(각 대립유전자에 3개 복사본이 있음). 비아카는 전통적으로 저전분 식단을 소비하는 열대 우림 수렵-채집 민족입니다. 페리와 동료들은 침 아밀라제 유전자의 복사본 수가 인간 진화 과정 중 전분 식단으로의 전환과 동시에 생존력을 높였을 것이라 추측했습니다.
췌장 아밀라제
췌장 α-아밀라제는 아밀로오스의 α(1-4) 글라이코사이드 결합을 무작위로 절단하여 덱스트린, 맥아당 또는 말토트리오스를 생성합니다. 이는 이성질체 구성을 유지한 채로 이중 치환 메커니즘을 채택합니다. 인간에서는 침 아밀라제가 췌장 아밀라제의 복사본에서 진화되었습니다.
병리학에서의 역할
아밀라제 검사는 리파제보다 수행하기 쉽기 때문에 췌장염을 감지하고 모니터링하는 데 주로 사용되는 검사입니다. 의료 실험실은 일반적으로 췌장 아밀라제 또는 총 아밀라제를 측정합니다. 만약 췌장 아밀라제만 측정된다면, 유행성 이하선염이나 기타 침샘 손상으로 인해 증가는 관찰되지 않을 것입니다.
그러나 소량 존재하므로 이 측정을 위해 혈액을 채취할 때 타이밍이 중요합니다. 췌장염 통증이 발생한 직후에 혈액을 채취해야지, 그렇지 않으면 신장에 의해 신속하게 배설됩니다.
침 α-아밀라제는 스트레스 바이오마커로 사용되었으며, 혈액 샘플 없이도 자율신경계(SNS) 활성을 평가하는 대체 마커로 활용됩니다.
해석
인간에서 혈장 수치 증가가 발견되는 경우:
- 침샘 외상 (마취 내시경 포함)
- 유행성 이하선염 – 침샘 염증으로 인한
- 췌장염 – 아밀라제를 생산하는 세포 손상으로 인한
- 신부전 – 배설 감소로 인한
정상 상한치를 10배 초과하는 총 아밀라제 수치는 췌장염을 시사합니다. 5배에서 10배의 정상 상한치는 장폐색 또는 십이지장 질환 또는 신부전을 나타낼 수 있으며, 낮은 상승은 일반적으로 침샘 질환에서 발견됩니다.
유전자
- 침샘 – AMY1A, AMY1B, AMY1C
- 췌장 – AMY2A, AMY2B
곡물에서의 역할
곡물에서의 α-아밀라제 활성을 측정하는 방법 중 하나는 해그버그-퍼텐 낙하 수치 테스트로, 싹의 손상을 평가하는 테스트입니다. 이는 밀에서 발생합니다.
산업적 용도
α-아밀라제는 에탄올 생산에 사용되어 곡물의 전분을 발효 가능한 설탕으로 분해합니다.
고과당 옥수수 시럽 생산의 첫 단계는 옥수수 전분을 α-아밀라제로 처리하여 더 짧은 사슬의 당(올리고당)을 생성하는 것입니다.
‘Termamyl’이라는 이름의 α-아밀라제는 Bacillus licheniformis에서 유래하며 특정 세척제, 특히 식기 세척제와 전분 제거 세척제에 사용됩니다.
아밀라제 계열의 다른 용도는 추가적으로 ‘아밀라제’를 참조하십시오.
의학적 용도의 잠재력
α-아밀라제는 다세균 바이오필름을 분해하는 데 효과적이며, 세포외 폴리머 물질(EPS)의 구조, 매트릭스 외부 다당류의 α(1-4) 글라이코사이드 결합을 가수분해합니다.
완충 억제
트리스 분자는 여러 세균 α-아밀라제를 억제한다고 보고되었으므로 트리스 버퍼에서는 사용되지 말아야 합니다.
측정
α-아밀라제 활성을 측정하는 여러 방법이 있으며, 각 산업에서 다르게 사용되고 있습니다. 전분 요오드 테스트는 요오드 테스트의 개발로, α-아밀라제가 전분을 분해할 때 색이 변화하는 원리에 기반하여 일반적으로 많은 응용 분야에서 사용됩니다. 산업용으로 생산된 유사한 테스트가 Phadebas 아밀라제 테스트이며, 이는 세척제, 다양한 밀가루, 곡물, 맥아 식품 및 법의학 생물학 내에서 정성적 및 정량적 테스트로 사용됩니다.
도메인 구조
α-아밀라제는 여러 독특한 단백질 도메인을 포함합니다. 촉매 도메인은 활성 부위를 포함하는 8개의 스트랜드 알파/베타 배럴로 구성되어 있으며, 베타 스트랜드 3과 알파 헬릭스 3 사이에 약 70개의 아미노산으로 구성된 칼슘 결합 도메인이 돌출되어 있고, 카복시말단 그리스 열쇠 베타-배럴 도메인이 있습니다. 여러 알파-아밀라제는 대개 C-말단에서 베타-시트 도메인을 포함하고 있으며, 이 도메인은 보통 5개의 문자열 안티패럴렐 베타 시트로 구성되어 있습니다. 또 다른 여러 알파-아밀라제는 대개 C-말단에 올-베타 도메인을 포함합니다.
