Липаза: фермент расщепления жиров¶

Липаза — класс ферментов подкласса гидролаз (КФ 3.1.1), катализирующих гидролитическое расщепление сложноэфирных связей в триглицеридах с образованием свободных жирных кислот, диацилглицеридов, моноацилглицеридов и глицерина. Липазы присутствуют у животных, растений, грибов и бактерий и относятся к числу ключевых ферментов липидного обмена. Большинство липаз действуют на границе раздела фаз «вода — жир», что отличает их от эстераз, работающих с растворёнными субстратами.

¶История изучения

Первые сведения о липолитической активности относятся к XVIII–XIX векам, когда было описано расщепление жиров под действием веществ, содержащихся в панкреатическом соке. В 1856 году французский физиолог Клод Бернар установил роль поджелудочной железы в переваривании жиров. В 1901 году американский химик Джон Джекоб Абель получил первый препарат панкреатической липазы. В XX веке были выделены липазы различного происхождения, а с развитием рентгеноструктурного анализа (в частности, для липазы из гриба Rhizomucor miehei в 1990 году) стало понятно строение их активного центра.

¶Классификация

Липазы различают по происхождению и субстратной специфичности:

¶Механизм действия

Каталитический акт липаз основан на работе так называемой каталитической триады, включающей остатки серина, гистидина и аспартата (или глутамата). В ряде липаз активный центр закрыт «крышкой» — подвижной петлёй, которая открывается при контакте с поверхностью липидной капли. Это явление называют межфазной активацией. Реакция протекает по схеме:

Триглицерид + H₂O → диацилглицерид + жирная кислота → моноацилглицерид → глицерин + жирные кислоты.

Фермент может катализировать и обратную реакцию — эстерификацию, что используется в биотехнологии.

¶Биологическая роль

В организме человека липазы обеспечивают переваривание пищевых жиров, транспорт липидов в крови, высвобождение энергии из жировых депо. Нарушения их активности связаны с рядом состояний: дефицит липопротеинлипазы ведёт к гипертриглицеридемии, недостаточность панкреатической липазы — к стеаторее и нарушению всасывания жирорастворимых витаминов.

¶Применение

Липазы широко используются в промышленности и медицине:

• Диагностика — определение активности липазы в крови служит маркёром острого панкреатита.
• Пищевая промышленность — модификация жиров, производство сыров и ароматизаторов.
• Моющие средства — ферментные добавки для удаления жировых загрязнений при низких температурах.
• Биотопливо — переэтерификация масел для получения биодизеля.
• Фармацевтика — ферментные препараты при недостаточности поджелудочной железы.

¶Ингибиторы и регуляция

Активность липаз регулируется гормонами (инсулин, глюкагон, адреналин), а также ингибиторами белковой и небелковой природы. Синтетические ингибиторы, например орлистат, применяются для снижения всасывания жиров. Некоторые растения и микроорганизмы вырабатывают ингибиторы липаз как защитный механизм.