Nutraceuticabioch.: L’importanza degli enzimi attivi sui carboidrati.

Gli enzimi attivi sui carboidrati (CAZymes) favoriscono la degradazione degli zuccheri complessi e delle glicoproteine, lo studio riguarda il loro coinvolgimento nelle attività biologiche.

I diversi CAZymes sono classificati in gruppi all’interno di un database secondo le funzioni biologiche, sono circa 300 e le categorie principali sono glicosidi idrolasi, glicosiltransferasi, polisaccaridi liasi, carboidrati esterasi mentre gli altri moduli riguardano la loro correlazione più o meno intensa con i carboidrati.

Le analisi genomiche e funzionali degli enzimi attivi sui carboidrati consentono la loro caratterizzazione in categorie distinte, altri studi si riferiscono ai processi biologici specifici in cui sono coinvolti che permettono un’ulteriore classificazione.

Il metabolismo dei carboidrati riguarda principalmente la struttura vascolare delle piante ed è importante conoscere come i CAZymes contribuiscano al loro metabolismo. Nelle piante sono responsabili della sintesi, modifica e degradazione dei biopolimeri di carboidrati, in particolare cellulosa ed emicellulosa, nonché nel differenziamento del numero di copie geniche. Studi precedenti hanno evidenziato i diversi tipi di enzimi carboidrati-attivi nelle piante, scoprendo che il Populus trichocarpa ha una maggiore diversità rispetto all’Arabidopsis thaliana e che nelle varie specie di piante esiste una vasta varietà, osservato dal confronto delle cellule di tessuto non legnose come nelle foglie giovani coinvolte nella sintesi di cellulosa ed emicellulosa.

L’analisi dell’intero genoma dei CAZymes nelle piante è stata eseguita su molte specie diverse, tra cui i Physcomitrella, Selaginella moellendorffii, Brachypodium distachyon, ecc. Le analisi hanno scoperto sia il numero di geni che codificano gli enzimi attivi sui carboidrati, presenti in ciascuna specie che il numero di domini all’interno delle proteine e hanno catalogato all’interno di gruppi ogni enzima scoperto, le statistiche ottenute sono utilizzate per comprendere meglio i processi metabolici all’interno delle piante e permettere un confronto biologico.

Studio dei CAZymes coinvolti nella degradazione dei polisaccaridi delle cellule vegetali nella parete e negli organuli di deposito.

La barriera delle piante nei confronti della colonizzazione dei microrganismi, è la parete cellulare composta principalmente da polisaccaridi come cellulosa, emicellulosa e pectina. Gli enzimi attivi sui carboidrati dei patogeni degradano gli zuccheri complessi della parete e degli organuli di deposito, i microrganismi Omoceti fanno parte della famiglia Stramenopiles e sono capaci di colonizzare le piante, la loro classificazione deriva dall’analisi filogenetica di 11 generi, che stabilisce la relazione genetica tra ogni genere o specie con l’attività metabolica specifica dei CAZymes.

La famiglia dei Pythium ha capacità limitata nel degradare la cellulosa ma permette l’ingresso nella parete vegetale, anche se la cellulosa non viene degradata completamente, altri Oomiceti degradano la cutina e la pectina, dei risultati molto importanti che hanno permesso di capire che gli Oomiceti sono ricchi di CAZymes capaci di agire sui carboidrati complessi delle piante.

Studio dei CAZymes nel microbioma intestinale umano

Gli enzimi attivi sui carboidrati svolgono un ruolo cruciale nella scomposizione di cellulosa, glicano, amido e glicogeno presenti nel cibo per garantire l’assorbimento a livello dell’epitelio intestinale. Il genoma umano codifica soltanto 17 tipi, ma la maggior parte degli enzimi carboidrati-attivi capaci di agire nell’intestino sono sintetizzati dalla microflora presente, per esempio il Bacteroides thetaiotaomicron codifica per circa 260 CAZymes.

Lo studio dei CAZymes attivi nel microbiota consentirà una migliore comprensione del metabolismo dei carboidrati complessi negli esseri umani e sulle malattie correlate per mancanza di attività. Ricerche precedenti hanno dimostrato che le persone hanno diversità nel microbiota intestinale di enzimi carboidrati-attivi con varie attività metaboliche sui carboidrati.

Lo studio che ha analizzato il microbiota intestinale in persone con età diversa, ha dimostrato che l’età influisce sulla ricchezza, diversità e funzione degli enzimi attivi sui carboidrati, un’altra indagine scientifica ha scoperto che esistono batteri con 10 famiglie specifiche di CAZymes potenziali fattori di sviluppo dell’obesità.

Benefici per la salute degli enzimi carboidrati- attivi

Studiare i CAZymes ha fornito numerose informazioni sul metabolismo visto che molte attività biologiche coinvolgono i carboidrati, applicabili in numerose aree scientifiche e capaci di classificare molte specie di organismi in base alla loro attività metabolica, le future ricerche permetteranno di ottenere maggiori indicazioni sulle malattie, microrganismi e sviluppo di alcuni processi metabolici.

Fonte: Importance of Studying Carbohydrate-Active Enzymes

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