消化道脂肪酶的结构和功能
消化道脂肪酶的结构和功能
研究表明，十二指肠前脂肪酶和胰脂肪酶虽然同属丝氨酸水解酶，但是它们的初级结构和高级结构的差异决定了脂肪酶的水解底物的特异性、速率以及发挥作用的方式不同。
2.1 “盖子域”结构对脂肪酶酯解作用的影响
通过对非消化道脂肪酶的研究发现，盖子域是所有脂肪酶的固有结构。Mark E. Lowe（1997，2002）报道人和鼠的胰甘油三酯脂酯酶含有465个氨基酸残基，其中含有一个16个氨基酸残基的信号肽，而成熟的蛋白含有449个氨基酸残基。结构分析表明可以把胰脂肪酶分成两个域，一个是从1～335氨基酸残基的以β折叠为核心的球状的N端域，而C端则是以β折叠构成的三明治结构。胰脂肪酶中由cys238和cys262形成的二硫键结构是最大的环状结构，该结构覆盖住了催化基团，即所谓的LID盖子域。两个较小的环由76～80氨基酸残基构成以及由213～217氨基酸残基形成的β5折叠也在空间上盖住了催化部位。这些环状结构只有在辅酶和（或）辅基的作用下，使盖子域结构发生变形，将活化部位暴露给底物，胰脂肪酶才能发挥酯解作用。人们一般认为胰脂肪酶的辅酶是辅脂酶，其辅基是胆汁酸（Tsujita等，1987），在胰脂肪酶的C端有两个胆汁酸的位点和一个辅脂酶的位点，当胆汁酸和辅脂酶都与胰脂肪酶结合后，它们形成了胆汁酸-辅脂酶-胰脂肪酶三联体，共同发挥水解脂类的作用。十二指肠前脂肪酶则不需要辅酶或辅基参与打开盖子域，而是直接发挥脂肪水解作用。
2.2 消化道脂肪酶底物特异性
Ewa RogalskaS等（1990）研究了猪胰脂肪脂肪酶、兔胃脂肪酶和人胃脂肪酶对化学结构类似、但在同一甘油三酯分子中立体结构不同的酯键的立体选择性，结果表明两种胃脂肪酶对sn-3位具有立体选择性。如果由对映体过量百分率表示的话，人和兔胃脂肪酶对三辛酸甘油酯和三油精分别是54%、70%和74%、47%，而猪胰脂肪酶的则分别是3%和8%。值得注意的是，兔胃脂肪酶与人胃脂肪酶不同，对含有短酰基链的三酰甘油（三辛酸甘油酯）更具有立体选择性。
Stiiphane Ransac（1990）用单分子膜技术研究了猪胰脂肪酶，兔胃脂肪酶和人胃脂肪酶对甘油酯异构体类似物的立体选择性。人工合成伪甘油酯如异构体1（3）-烷基-2，3（1，2）-二酰基-sn-甘油，1（3）-烷基-2-酰基-甘油，1（3）-酰基-2-酰氨基-2-脱氧-sn-甘油，以研究水解这些甘油类似物中初级或次级酯键时脂肪酶的立体选择性。研究发现猪胰脂肪酶对（3）-酰基-2-酰氨基-2-脱氧-sn-甘油（二基油酯类似物）的sn-3具有立体选择性，而当底物是1（3）-烷基-2，3（1，2）-二酰基-sn-甘油（三酰甘油类似物）时则无选择性。与胰脂肪酶不同的是胃脂肪酶对初级键为sn-3的酯键水解的亲合力更强。
从这些动力学数据可以看出，兔胃脂肪酶具有很高的水解效率而且无手性的区别，而人胃脂肪酶在从1（3）-烷基-2-酰基-甘油的次级酯键中水解酰基链时的效率很低从而表现明显的手性选择性。
2.3 消化道脂肪酶脂肪水解产物的差异
舌部脂肪酶能水解短链、中链甘油三酯，甚至长达C18的甘油三酯。Ruth 和 Robert（1983）从大鼠舌头上分离到的舌部脂肪酶的活性是230单位/mg蛋白，在pH5.4时，当溶液中含17mM牛磺脱氧胆酸钠和3.3mM氯化钙时，纯化的舌部脂肪酶能够很快的将长链三酰甘油水解成二酰甘油和脂肪酸。水解形成的甘油二酯、甘油一酯与三酰甘油的比率分别是1:6 和1:20。
动物进食1～20min之内食物中10%～30%脂肪降解成部分甘油和游离脂肪酸，反应的主要产物是甘油二酯（甘油类产物中占60%～80%），其次是甘油一酯（10%～15%），剩余的则是甘油（不到5%）。主要产物为甘油二酯的原因可以解释为酶的立体构型选择性：舌部脂肪酶水解甘油三酯sn-3位的速度是sn-1位的速度的两倍，而产物的抑制作用，由于游离脂肪酸的积累也会影响反应产物的形成。因此，胃脂肪酶先是将甘油三酯水解为甘油二酯，然后再水解为甘油一酯和脂肪酸，其主要的水解产物是甘油二酯和脂肪酸。而胰脂肪酶则是直接将甘油三酯水解为甘油一酯和脂肪酸。
通过十二指肠前脂肪酶和胰脂肪酶的共同作用，饲料中的脂肪在消化道被水解成甘油二酯、甘油一酯和脂肪酸，甘油一酯和脂肪酸继而与胆汁酸等两性物质形成混合微团，再被吸收，甘油二酯在十二指肠中进一步被水解为甘油一酯被吸收。其中，十二指肠前脂肪酶在胃中将食物中10%～30%的脂肪水解为部分甘油酯（主要是甘油二酯）和游离脂肪酸。这个过程促进了小肠中各种脂类的乳化，可以引发十二指肠中胰脂肪酶的快速水解作用以提高胰脂肪酶的功效，因此能够保证几乎所有的日粮脂肪均被消化。另外，十二指肠前脂肪酶在胃中的酸性环境对日粮甘油三酯的水解，在新生儿中以及胰脂肪酶分泌不足时起重要作用，它可以在胰脂肪酶活性不足时起到代偿作用。
