Laktase

Laktase Eine Kette von Laktase. Schlüsseldaten

EG-Nr.	EG 3.2.1.108
CAS-Nummer	9031-11-2

Enzymaktivität

IUBMB	IUBMB-Eintrag
IntEnz	IntEnz-Ansicht
BRENDA	BRENDA Eingang
KEGG	KEGG-Eingang
MetaCyc	Stoffwechselweg
PRIAM	Profil
PDB	Strukturen
GEHEN	AmiGO / EGO

Die Laktase ist ein Enzym (Typ Disaccharidase ), das in Säugetieren und bestimmten Bakterien vorhanden ist. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Dissoziation von Laktose in Glukose und Galaktose zu ermöglichen , was die Verdauung von Milch ermöglicht.

Lactase hat den vollständigen wissenschaftlichen Namen Lactase-Phlorizin-Hydrolase und gehört zur Familie der β-Galactosidase . Es besteht aus 1927 Aminosäuren und hat ein Gewicht von 218.603 Da . Die optimale Temperatur beträgt 37 ° C und der optimale pH-Wert 6,5 (diese Daten können je nach Laktasetyp variieren).

Beim Menschen wird es nur von den Enterozyten des Dünndarms auf der Ebene der Mikrovilli ihres Bürstenrandes ausgeschieden, was mit der Verdauungsfunktion des Dünndarms zusammenhängt.

Operation

Lactase ist ein Protein, das vom LCT-Gen kodiert wird und sich beim Menschen auf Chromosom 2 befindet. Drei Transkriptionsfaktoren sind notwendig, um die Promotorsequenz des Gens zu aktivieren : GATA, HNF-1 alpha und Cdx-2. Ohne diese Proteine ​​kann das Gen nicht transkribiert werden.

Laktase hat zwei Hauptfunktionen:

• Es hydrolisiert Laktose , ein Zucker gefunden hauptsächlich in Milchprodukten, in Glukose und Galaktose , Mengen , die dann vom Körper aufgenommen werden können.
• Die andere Rolle ist die Phlorizin-Hydrolase-Aktivität, bei der Phlorizin zu Phloretin und Glucose hydrolysiert wird , einer Verbindung, die in der Rinde bestimmter Obstbäume vorkommt und zur Behandlung von Diabetes und Hyperglykämie verwendet wird.

Während der ersten Lebenswochen ist die Laktaseaktivität maximal, nimmt dann im Kindes- und Jugendalter ab und erreicht im Erwachsenenalter einen Restwert von etwa 5 bis 10%.

Aussehen beim Menschen

Die Untersuchung antiker DNAs hat gezeigt, dass die Mutation zur Verdauung von Milch beim Menschen nicht, wie man annehmen könnte, bei den frühen Landwirten in Europa angekommen ist und erst im Alter verbreitet wurde. Bronze , mehrere Jahrtausende nach der Domestizierung von Nutztieren und der Beginn der Milchproduktion. Vor 5000 PA gibt es nur wenige Vorkommen des Allels, und es ist nicht unmöglich, dass diese Vorkommen Genotypisierungs- oder Datierungsfehler sind. Im Jahr 2018 war das älteste "zuverlässige" Individuum mit Laktasepersistenz im Erwachsenenalter ein neolithisches Individuum, das auf dem Gebiet der heutigen Ukraine vom 5.960 n. Chr. Gefunden wurde. Für Studien an größeren Populationen wurde es vor 5.000 bis 4.500 Jahren bei Landwirten in Südwesteuropa und in geringerer Häufigkeit bei Jägern und Sammlern der Ernte von perforierter Keramik vor 4.800 bis 4.200 Jahren gefunden.

Bei 2500 AP ist das Allel in einem Band vorhanden, das sich von Irland nach Zentralasien bei etwa 50 Grad Breite erstreckt. Mehrere Hypothesen versuchen, sein Auftreten an verschiedenen Stellen unter dem Einfluss eines evolutionären Selektionsdrucks aufgrund des Milchkonsums zu erklären , mit dem es sehr eng korreliert. Simulationen führen seine Ausbreitung auf die Ausbreitung von Populationen von Steppen abstammen aus Mitteleuropa zurück .

Pathologien

Lactase wird von einem einzelnen Ort auf Chromosom 2 codiert . Dieses Enzym wird ausschließlich in den Enterozyten des Dünndarms von Säugetieren und schwächer im Dickdarm während der fetalen Entwicklung exprimiert . Junge Säugetiere und insbesondere Kinder können Laktose in Milch verdauen, aber diese Fähigkeit verschwindet nach dem Absetzen in der Mehrheit der Weltbevölkerung, bei der die Transkription ihrer für Laktase kodierenden DNA abnimmt. Die natürliche Selektion hat diese Fähigkeit jedoch bei den Völkern beibehalten, die Säugetiere domestiziert und Milch konsumiert haben. Es gibt 5 bis 10 Tausend Jahre, wobei zu diesem Zeitpunkt genetische Mutationen auf dem Promotor auftreten , der das für Lactase kodierende Gen reguliert und sich in einigen Fällen günstig ausgebreitet hat Gebiete, in denen sich der Milchkonsum ausgebreitet hat.

Dieser Laktasemangel bei Erwachsenen kann mit mehreren Pathologien verbunden sein:

• Am häufigsten ist die Hypolaktasie, von der fast 75% der Weltbevölkerung betroffen sind. Es ist definiert durch einen partiellen Mangel an Laktase genetischen Ursprungs, der durch die Unterdrückung der Synthese von Laktase verursacht wird. Andererseits muss Hypolaktasie im Erwachsenenalter als normales Phänomen betrachtet werden, da eher die Persistenz einer starken Laktaseaktivität abnormal ist. Letzteres wird in der Tat durch 2 autosomal dominante Mutationen am Promotor verursacht, die die normale Unterdrückung der Synthese aufheben. Bei einigen Menschen kann Hypolaktasie zu einer Laktoseintoleranz führen , während sie bei anderen keine Nebenwirkungen hervorruft.
• Angeborene Alaktasie ist eine Pathologie, die durch die Unfähigkeit des Körpers definiert wird, Laktase zu synthetisieren. Diese sehr seltene Erkrankung wird durch einen autosomal-rezessiven Mechanismus verursacht und führt bei Personen mit dieser Krankheit zu einer Laktoseintoleranz .
• Andere Zustände können einen vorübergehenden Laktasemangel verursachen, der auch eine Laktoseintoleranz verursacht . In der Tat können alle Pathologien, die tiefe oder oberflächliche Läsionen der Darmschleimhaut verursachen, dazu führen, dass die Laktasesynthese gestoppt wird. Entzündliche Darmerkrankungen und schwere Gastroenteritis (insbesondere solche, die durch die Wirkung eines Rotavirus verursacht werden, das die Schleimhaut direkt angreift) können daher einen vorübergehenden Laktasemangel verursachen, der wiederhergestellt wird, wenn die Läsionen verheilt sind.

Diagnose eines Laktasemangels

Drei Tests können verwendet werden, um eine Pathologie im Zusammenhang mit Laktasemangel zu diagnostizieren:

• Zunächst kann eine Biopsie des Dünndarms durchgeführt werden, um die enzymatische Aktivität der Laktase zu messen. Da es sich bei diesem Test um eine invasive Technik handelt, wird er trotz seiner hervorragenden Zuverlässigkeit weniger verwendet.
• Zweitens kann der Atemtest mit ausgeatmetem Wasserstoff durchgeführt werden, bei dem das Vorhandensein von Wasserstoff in der vom Patienten vor und nach der Einnahme von 10 g Laktose ausgeatmeten Luft bewertet wird . Sein Prinzip basiert auf der Tatsache, dass unverdaute Laktose im Dünndarm unter Einwirkung von im Dickdarm vorhandenen Bakterien in Gas, einschließlich Wasserstoff, umgewandelt wird . Durch den Durchgang durch das Blut gelangt der Wasserstoff dann in die Lunge und wird dann ausgeatmet. Das Vorhandensein einer hohen Wasserstoffkonzentration im Atem bedeutet daher, dass die Synthese von Laktase mangelhaft ist, da der Großteil der Laktose von Dickdarmbakterien verdaut wurde.
• Drittens kann der Laktosetoleranztest durchgeführt werden . Dies erfolgt durch einfaches Messen des Glukosespiegels im Blut nach Einnahme von Laktose . Wenn die Laktasesynthese mangelhaft ist, steigt der Blutzucker nicht an, da Laktose nicht in Glukose zerlegt wird .

Industrielle Produktion von Laktase

Wenn eine Person einen Laktasemangel hat, können verschiedene Methoden angewendet werden, um die Symptome einer Laktoseintoleranz zu verringern . Tatsächlich wird Laktase industriell von Hefen ( Kluyveromyces fragilis , Kluyveromyces lactis ) und Pilzen ( Aspergillus niger , Aspergillus oryzae ) hergestellt, die sie während der Fermentation synthetisieren. Laktase kann daher in flüssiger oder Tablettenform eingenommen werden, um die Laktoseabsorption zu verbessern . Einige Unternehmen verwenden auch industriell hergestellte Laktase, um laktosefreie Milchprodukte herzustellen. Darüber hinaus finden wir in bestimmten Joghurts Bakterien, die Laktase absondern ( Lactobacillus bulgaricus , Lactobacillus acidophilus , bestimmte Stämme von Bifidobacterium ). Wenn diese Bakterien lebend im Dünndarm ankommen , ermöglichen sie daher eine bessere Verdauung von Laktose .

In den USA und anderen Ländern der Welt werden Laktasetabletten (Lactaid, Lacteeze) üblicherweise an schwarze und asiatische Gemeinden verkauft, damit sie Milchprodukte konsumieren können .

Identität der Laktase in verschiedenen Datenbanken

Datenbanken
Geben Sie Protein ein	NP_002290 [1]
Geben Sie Gene ein	3938 [2]
OMIM	603202 [3]
Refseq	NM_002299 [4]
Uniprot	P09848 [5]

Anmerkungen und Referenzen

1. (in) Sarah Mathieson Iain Mathieson FADS1 und der Zeitpunkt der Anpassung des Menschen an Landwirtschaft , Molekularbiologie und Evolution , Band 35, Ausgabe 12, Dezember 2018, Seiten 2957-2970
2. (in) Mathieson I. Alpaslan-Roodenberg S. Posth C. Szecsenyi-Nagy A., Rohland N., Mallick S. et al., Die Genomgeschichte Südosteuropas , Nature , 2018, 555 (7695), S. 197–203. PMID 29466330 ; PubMed Central PMCID: PMC6091220.
3. M. Roffet-Salque, P. Gerbault und R. Gillis, „Eine Geschichte der Milchviehhaltung: genetische, archäozoologische und biomolekulare Ansätze“ , in M. Balasse und P. Dillmann, Grüße croisés: quand archäologische Wissenschaften Innovation treffen , Editions des Archives Contemporaines,2017( online lesen )
4. (en) Anke LiebertSaioa LópezBryony Leigh Jones et al., Weltweite Verteilung von Laktase-Persistenz-Allelen und die komplexen Auswirkungen von Rekombination und Selektion , Humangenetik , November 2017, Band 136, Ausgabe 11–12, S. 1445– 1453
5. (in) JT Troelsen et al., "  Regulation der Lactase-Phlorizin-Hydrolase-Genexpression durch die kaudal verwandte Proteinhomöodomäne Cdx-2  " , Biochem J. , Vol.  332,15. März 1997, p.  833–838 ( online lesen )
6. (in) Todd Bersaglieri et al , "  Genetic Signatures von Strong Aktuelle Positive Selektion am Lactase - Gen  " , The American Journal of Human Genetics , Bd.  74, n o  6,Juni 2004, p.  1111-1120 ( DOI  10.1086 / 421051 )
7. Lactaid Canada-Website
8. (in) Site Lacteeze Australien

Biografie

• (en) Jesper T. Troelsen , "  Hypolaktasie vom Erwachsenentyp und Regulation der Laktaseexpression  " , Biochim. Biophys. Acta, Gen. Betreff , Vol.  1723 n os  1-3,25. Mai 2005, p.  19-32 ( ISSN  0304-4165 , DOI  10.1016 / j.bbagen.2005.02.003 )

• ENATTAH, Nabil S. et al. Identifizierung einer Variante, die mit einer Hypolaktasie vom Erwachsenentyp assoziiert ist. Naturgenetik. Abgerufen am25. November 2007von: [6]

• BULHOES, AC et al. Korrelation zwischen der Laktoseabsorption und den C / T-13910- und G / A-22018-Mutationen des Laktase-Phlorizin-Hydrolase (LCT) -Gens bei Hypolaktasie vom adulten Typ . Brasilianisches Journal für medizinische und biologische Forschung. Abgerufen am25. November 2007von: [7]

• EVRARD, F. Laktose: ein Zucker nicht so "Milch" . Gesundheit. Abgerufen am25. November 2007von: [8]

• BIANCHI, N., COTI, P., ROULET, M. Laktoseintoleranz: von der Populationsbiologie bis zu Einzelfällen. Swiss Medical Review. Abgerufen am25. November 2007von: [9]