A poligalacturonase (PGase) é um grupo de enzimas que decompõem a pectina pela clivagem das ligações glicosídicas através de uma reacção hidrolítica.
As poligalacturonases podem ser endo- ou exopoligacturonases
As poligalacturonases dividem-se em dois grupos:
a) as endoPGases (EC 3.2.1.15) que hidrolizam o polímero de homogalacturano (cadeia de pectina simples) em locais aleatórios do interior do polímero;
b) as exoPGases que, por usa vez, se dividem em dois subgrupos: as exoPGases (EC 3.2.1.67) que catalizam a clivagem hidrolítica de um resíduo de ácido galacturonico de cada vez da extremidade não redutora; e as exoPGases (EC 3.2.1.82) que catalizam a clivagem hidrolítica de dois resíduos de ácido galacturónico de cada vez da extremidade não redutora.
As pectinas também podem ser degradadas por outro grupo de enzimas como por exemplo as pectina liases.
A pectina é o substrato das PGases
A pectina é um importante componente estrutural da parede celular das plantas. Constitui cerca de 1/3 das macromoléculas da parede celular primária e encontra-se na lamela média onde consolida a ligação de células adjacentes. A pectina é um grupo relativamente diverso de ácidos heteropolissacáridos que varia tanto na composição como em peso molecular.
Essencialmente, a pectina é composta por cadeias de resíduos de ácido D-galacturónico que estão parcialmente esterificados com metanol. Os resíduos de ácido α-D-galacturónico estão unidos numa cadeia por ligações α-1,4-glicosídicas.
As PGases das plantas
Pensa-se que as PGases degradam a matriz de pectina e estão implicadas numa grande variedade de processos de desenvolvimento das plantas como o alongamento celular, abscissão, amadurecimento dos frutos, libertação de microsporos e crescimento do tubo polínico.
Por exemplo, têm sido isoladas PGases a partir de frutas em amadurecimento o que implica um papel destas enzimas na degradação da pectina por um amolecimento dos tecidos.
As PGases têm aplicações comerciais na indústria alimentar
As PGases e outras pectinases são usadas extensivamente usadas na indútria alimentar para a extração e clarificação de sumos de fruta. Muitas destas enzimas pectinolíticas usadas em larga escala de processos industriais são provinientes de fungos. A adicção de preparados comerciais de enzimas pectinolíticas maximiza o rendimento da produção de sumo.
Os preparados de enzimas pectimolíticas também são usadas para a maceração enzimática de vegetais e frutas como por exemplo na produção de nectares de fruta e alimentos para bebé.
As PGases dos fungos e a resposta das plantas
As primeiras enzimas a serem produzidas por fungos patogénicos pertencem à família das poligalacturonases, seguidas pelas liases de pectina que degradam os polímeros lineares de poligalacturonano e polímeros ramificados de pectina, respectivamente, levando à desestruturação das paredes celulares e permitindo a penetração do fungo nos tecidos da planta e contribuindo para o estabelecimento da infecção.
Muitas plantas sintetizam as proteínas inibidoras da poligalacturonase (PGIPs) que estão presentes na parede das suas células e que limitam a colonização do fungo, ao abrandarem a actividade das endoPGases do fungo e favorecer a acumulação de oligogalacturonídeos, resultantes da degradação da pectina. Os oligogalacturonídeos que, por um lado servem de fonte de carbono para o fungo e, por outro lado, funcionam como elicitadores endógenos que induzem respostas de defesa e protecção celular nas plantas.
References:
- Babu, Y., Bayer, M. (2014). Plant Polygalacturonases Involved in Cell Elongation and Separation—The Same but Different? Plants, 3: 613-623.
- Bailey, J.A., O’connell, R.J., Pring, R.J., Nash, C. (1992). Infection Strategies of Colletotrichum In J.A. Bailey & M.J. Jeder (Eds.), Colletotrichum: Biology, Pathology and Control. (pp. 88-113). Wallingford, Uk: Cab International.
- D’Ovidio, R., Mattei, B., Roberti, S., Bellincampi, D. (2004). Polygalacturonases, Polygalacturonase-Inhibiting Proteins and Pectic Oligomers in Plant-Pathogen Interactions. Biochimica et Biophysica Acta, 1696: 237-244.
- Esquerré-Tugayé, M.T., Mazau, D., Barthe, J.P., Lafitte, C., Touzé, A. (1992). Mechanisms of Resistance to Colletotrichum In J.A. Bailey & M.J. Jeder (Eds.), Colletotrichum: Biology, Pathology and Control. (pp. 121 -129). Wallingford, Uk: Cab International.
- Palanivelu, P. (2006). Polygalacturonases: active site analyses and machanism of action. Indian Journal of Biotechnology, 5:148-162.
