Enzymatic digestion of heterogeneous plant galactolipid assemblies by pancreatic lipase related-protein 2 (PLRP2)
Digestion enzymatique d'assemblages hétérogènes de galactolipides végétaux par la lipase pancréatique apparentée à la protéine 2 (PLRP2)
Résumé
Pancreatic lipase related-protein 2 (PLRP2) exhibits remarkable galactolipase and phospholipase A1 activities, which depends greatly on the supramolecular organization of the substrates and the presence of surfactant molecules such as bile salts. It is responsible for the effective hydrolysis of the main lipids composing plant photosynthetic membranes, which represent an excellent source of omega-3 for human nutrition. The objective of the study was to understand the modulation of the adsorption mechanisms and enzymatic activity of Guinea pig PLRP2 (gPLRP2), by the physical environment of the enzyme and physical state of its substrate at the nanoscopic and microscopic scales. Langmuir monolayers were used to reproduce homogeneous and heterogeneous photosynthetic model membranes containing galactolipid, and/or phospholipid, and/or phytosterol, presenting uncharged or charged interfaces. The same lipid mixtures were also used to form micrometric liposomes, and their digestion kinetics by gPLRP2 were investigated in the presence or absence of bile salts (NaTDC) during static in vitro, so called “bulk”, digestion.
The enzymatic activity of gPLRP2 onto mixed monolayer of galactolipids and/or phospholipids, and/or phytosterols was characterized with an optimum activity at 15 mN/m, in the absence of bile salts. Additionally, gPLRP2 showed enhanced adsorption onto biomimetic model monolayer containing negatively charged lipids, but the compositional complexity in these systems induced a lag phase before the initiation of lipolysis, and a slowdown in enzymatic activity. In bulk, no enzymatic activity could be demonstrated on GL-based liposomes in the absence of bile salts, probably due to the high lateral pressure of the lipid bilayers. In the presence of NaTDC (4 mM), however, gPLRP2 showed both high galactolipase and moderate phospholipase A1 activities on liposomes, probably due to a decrease in packing and lateral pressure upon NaTDC adsorption, and subsequent disruption of liposomes.
The understanding of PLRP2 enzymatic activity at the level of natural plant-based assemblies open the way to new strategies to vectorize bioaccessible omega-3 and rebalance human and animal diets.
La lipase pancréatique apparentée à la protéine 2 (PLRP2) présente des activités galactolipase et phospholipase A1 remarquables, qui dépendent fortement de l'organisation supramoléculaire des substrats et de la présence de molécules tensioactives telles que les sels biliaires. Elle est responsable de l'hydrolyse efficace des principaux lipides composant les membranes photosynthétiques des plantes, qui représentent une excellente source d'oméga-3 pour la nutrition humaine. L'objectif de l'étude était de comprendre la modulation des mécanismes d'adsorption et de l'activité enzymatique de la PLRP2 de cobaye (gPLRP2), par l'environnement physique de l'enzyme et l'état physique de son substrat à l'échelle nanoscopique et microscopique. Des monocouches de Langmuir ont été utilisées pour reproduire des membranes modèles photosynthétiques homogènes et hétérogènes contenant des galactolipides, et/ou des phospholipides, et/ou des phytostérols, présentant des interfaces chargées ou non. Les mêmes mélanges lipidiques ont également été utilisés pour former des liposomes micrométriques, et leur cinétique de digestion par la gPLRP2 a été étudiée en présence ou en absence de sels biliaires (NaTDC) au cours d'une digestion statique in vitro, dite "bulk".
L'activité enzymatique de la gPLRP2 sur une monocouche mixte de galactolipides et/ou phospholipides, et/ou phytostérols a été caractérisée avec une activité optimale à 15 mN/m, en l'absence de sels biliaires. De plus, la gPLRP2 a montré une meilleure adsorption sur des monocouches modèles biomimétiques contenant des lipides chargés négativement, mais la complexité de la composition de ces systèmes a induit une phase de latence avant l'initiation de la lipolyse, et un ralentissement de l'activité enzymatique. En bulk, aucune activité enzymatique n'a pu être démontrée sur les liposomes à base de GL en l'absence de sels biliaires, probablement en raison de la pression latérale élevée des bicouches lipidiques. En présence de NaTDC (4 mM), cependant, la gPLRP2 a montré des activités galactolipase élevées et phospholipase A1 modérées sur les liposomes, probablement en raison d'une diminution du packing et de la pression latérale lors de l'adsorption du NaTDC, et de la rupture ultérieure des liposomes.
La compréhension de l'activité enzymatique de la PLRP2 au niveau des assemblages naturels à base de plantes ouvre la voie à de nouvelles stratégies pour vectoriser des oméga-3 bioaccessibles et rééquilibrer les régimes alimentaires humains et animaux.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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