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{{Infobox Protein
| Name =
| Bild =
| Bild_legende = 
| PDB = 
| Groesse = 1061 Aminosäuren; 160 kDa
| Kofaktor =
| Precursor = Pre-pro-LPH (1927 Aminosäuren; 219 kDa)
| Struktur = single pass Typ 1 Membranprotein, Dimer
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| HGNCid = 6530
| Symbol = LCT
| AltSymbols = LAC, LPH, LPH1
| OMIM = 603202
| UniProt = P09848
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| Reaktionsart = [[Hydrolyse]]
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| Produkte = D-Galactose + D-Glucose
| MoreEC1 = {{ Infobox Protein/MoreEC
| EC-Nummer = 3.2.1.62
| Kategorie = Glycosidase
| Reaktionsart = [[Hydrolyse]]
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| Produkte = N-Acylsphingosin + Zucker
}}
| Taxon = [[Säugetiere]]<ref>[http://omabrowser.org/cgi-bin/gateway.pl?f=DisplayGroup&p1=HUMAN18902 Orthologe bei OMA]</ref>
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| Orthologe =
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'''Lactase''' oder '''Laktase''' ([[Gen]]-Name ''LCT'', (englisch) auch ''Lactase-[[Phlorizin]]-[[Hydrolase]]'', Abkürzung ''LPH'') heißt ein im [[Darm]] vorkommendes [[Enzym]], das [[Lactose]] (Milchzucker) in ihre Bestandteile [[Galactose]] (Schleimzucker) und [[Glucose]] (Traubenzucker) spaltet. Ohne diese chemische Reaktion können die Bestandteile des Milchzuckers nicht durch die Dünndarmschleimhaut aufgenommen werden. Beim Menschen wird das Enzym normalerweise im Kindesalter im [[Dünndarm]] produziert, in Europa bei den meisten Menschen auch später im Erwachsenenalter. Ein Mangel an Lactase kann mehrere Ursachen haben (siehe [[Laktoseintoleranz]]) und führt bei zwei Drittel der betroffenen Personen zu Verdauungsproblemen, wenn Milchzucker aufgenommen wird.

Die Lebensmittelindustrie verwendet Enzyme, die ebenfalls Lactose hydrolysieren können und dem Oberbegriff [[β-Galactosidase]]n zugeordnet werden. Im wissenschaftlichen Sprachgebrauch sollte Lactase nur für β-Galactosidasen aus Säugetieren verwendet werden.
Da die Herstellung menschlicher Lactase unwirtschaftlich wäre, werden ausschließlich mikrobielle β-Galactosidasen aus sicheren und zugelassenen Bakterien (''Escherichia coli'' K-12), Hefen (''Kluyveromyces lactis'') oder filamentösen Pilzen biotechnisch für die Lebensmitteltechnik hergestellt.<ref>Carl A. Batt, Mary Lou Tortorello: ''Encyclopedia of Food Microbiology''. 2. Auflage. Elsevier, 2014. ISBN 978-0-12-384730-0.</ref> Die [[Hydrolyse]] von Lactose führt zur Reduktion des Milchzuckers, wobei Glucose und Galactose entstehen, die in lactosefreier Milch zu einer erhöhten Süße beitragen. Milchzuckerfreie Lebensmittel werden nicht nur an lactoseintolerante Personen verkauft, milchzuckerfreies Eis hat beispielsweise günstigere Verarbeitungseigenschaften und durch andere Kristallisationseigenschaften eine feinere Beschaffenheit.<ref>{{UniProt|P09848}}</ref><ref name=" Born_1997">{{cite journal |author=P. Born |date=1997 |title=DD unspezifischer Abdominalbeschwerden: die Kohlenhydratmalabsorption |journal=Münch. Med. Wschr. |volume=139 |issue=29 |pages=32/436–36/440 |language=de}}</ref>

Neben der Lactaseaktivität hat das Enzym eine weitere ''Glycosylceramidase''-Aktivität, weshalb es in der Fachliteratur als Lactase-Phlorizinhydrolase bezeichnet wird. Strukturell besteht das ''LCT''-Gen aus vier ähnlichen Domänen, wobei die Lactaseaktivität an der vierten und die Phlorizinhydrolase an der dritten Domäne stattfindet.<ref>J. C. Arribas, A. G. Herrero u. a.: ''Differential mechanism-based labeling and unequivocal activity assignment of the two active sites of intestinal lactase/phlorizin hydrolase.'' In: ''[[European Journal of Biochemistry]]'' Band 267, Nummer 24, Dezember 2000, S. 6996–7005, PMID 11106409.</ref>

Als integrales [[Membranprotein]] ist LPH in der [[Bürstensaum]]membran der säulenförmig angeordneten [[Hauptzelle]]n des Zottenepithels des Dünndarms aller Säugetiere lokalisiert. [[Mutation]]en im ''LCT''-Gen können über eine Verringerung der LPH-Aktivität Ursache für erbliche Varianten von [[Lactoseintoleranz]] sein. Gewisse andere Mutationen führen dagegen über eine Erhöhung der LPH-Produktion bzw. ihrer Beibehaltung im Erwachsenenalter zur '''Laktasepersistenz''' vor allem bei Bewohnern der nördlichen Hemisphäre. Der Normalzustand jedoch ist eine Verringerung der LPH-Produktion nach der [[Stillzeit]].

== Evolution ==
Aufgrund der vierfachen Glycosidase-1-Domäne ist von zwei [[Genverdopplung]]en in der Evolution des ''LCT''-Gens auszugehen. Dass die letzte dieser Verdopplungen noch vor der Entwicklung der [[Wirbeltiere]] stattfand, ist der Tatsache zu entnehmen, dass bereits die zu ''LCT'' orthologen Gene in mehreren Fischarten vier Glycosidase-1-Domänen aufweisen.<ref>[http://www.ensembl.org/Tetraodon_nigroviridis/protview?peptide=ENSTNIP00000001031 Lactase des grünen Kuglfischs bei Ensembl] [http://www.ensembl.org/Oryzias_latipes/protview?peptide=ENSORLP00000022648 Lactase des Medaka]</ref>

Üblicherweise wird bei Menschen Lactase nur in Säuglingen gebildet. In Nordeuropa wird Lactase auch in 90 % der Erwachsenen gebildet.<ref name="spektrum-765816">{{Internetquelle |url=https://www.spektrum.de/news/milch-gen-verbreitete-sich-rasend-schnell/1765816 |titel=Ernährung: Milch-Gen verbreitete sich rasend schnell |werk=spektrum.de |datum=2020-09-04 |abruf=2020-09-26 |sprache=de}}</ref> Für die Evolution der ''Lactasepersistenz''-Mutation, die zur Herstellung von Lactase auch in Erwachsenen führt, ist ihre [[Selektion (Evolution)|Selektion]] in milchtrinkenden Kulturen ursächlich. Die von Beja-Pereira und anderen propagierte ''[[Gen-Kultur-Koevolution]]'' ist heute die wahrscheinlichste Erklärung für den hohen Anteil der Persistenz in der menschlichen Bevölkerung und ihr Verbreitungsprofil.<ref name="PMID14634648">A. Beja-Pereira, G. Luikart u. a.: ''Gene-culture coevolution between cattle milk protein genes and human lactase genes.'' In: ''[[Nature genetics]].'' Band 35, Nummer 4, Dezember 2003, S. 311–313, {{DOI|10.1038/ng1263}}. PMID 14634648. (Review).</ref> Die Laktasepersistenz-Mutation breitete sich in Nordeuropa innerhalb von 3000 Jahren von etwa 10 % der Erwachsenen auf 90 % der Erwachsenen aus.<ref name="spektrum-765816" />

== Biosynthese ==
Das für LPH [[Genetischer Code|codierende]] [[Gen]] ''LCT'' liegt auf dem [[Chromosom 2 (Mensch)|zweiten Chromosom]] (2q21). Das ''LCT''-Gen erstreckt sich über 17 [[Exon]]s und 49.340 Basenpaare. Nach der [[Transkription (Biologie)|Transkription]] entsteht [[mRNA]], die 6274 Basen enthält und zu einem 1927 [[Aminosäuren]] langen Molekül Pre-pro-LPH [[Translation (Biologie)|übersetzt]] wird. Dieses enthält vier ähnliche Glycosidase-1-[[Proteindomäne|Domänen]] und eine [[Signalsequenz]], die bewirkt, dass Prepro-LPH vom ER zur [[Zellmembran]] transportiert wird. Nach Entfernung der Signalsequenz (19 Aminosäuren) zerschneiden [[Peptidase]]n das Molekül in zwei Teile: LPHβ (1061 Aminosäuren) und ein weiteres Protein LPHα (847 Aminosäuren), das wahrscheinlich für den Transport des LPHβ-Dimers zur Membran notwendig ist, das zuletzt noch [[Phosphorylierung|phosphoryliert]] und [[Glycosylierung|glycosyliert]] wird.<ref>{{GeneID|3938}}</ref><ref>[http://www.ensembl.org/Homo_sapiens/geneview?gene=ENSG00000115850 ENSEMBL-Eintrag]</ref><ref name="PMID2460343">N. Mantei, M. Villa u. a.: ''Complete primary structure of human and rabbit lactase-phlorizin hydrolase: implications for biosynthesis, membrane anchoring and evolution of the enzyme.'' In: ''[[The EMBO journal]].'' Band 7, Nummer 9, September 1988, S. 2705–2713. PMID 2460343. {{PMC|457059}}.</ref><ref name="PMID7523415">H. Y. Naim, R. Jacob u. a.: ''The pro region of human intestinal lactase-phlorizin hydrolase.'' In: ''[[The Journal of biological chemistry]].'' Band 269, Nummer 43, Oktober 1994, S. 26933–26943, PMID 7523415.</ref>

== Katalysierte Reaktion ==
[[Datei:Hydrolysis of lactose.svg|mini|Milchzuckerspaltung in Galactose (1) und Glucose (2)]]

Lactose wird in Glucose und Galactose [[Hydrolyse|gespalten]]. Die optimalen Bedingungen für die menschliche Laktase liegen bei einem [[pH-Wert]] von 6<ref name="pmid6786877">{{cite journal |author=Skovbjerg H, Sjöström H, Norén O |date=1981-03 |title=Purification and characterisation of amphiphilic lactase/phlorizin hydrolase from human small intestine |journal=Eur. J. Biochem. |volume=114 |issue=3 |pages=653–661 |doi=10.1111/j.1432-1033.1981.tb05193.x |pmid=6786877 |language=en}}</ref> und einer Temperatur von 37 °C.<ref name="pmid17512743">{{cite journal |author=Hermida C, Corrales G, Cañada FJ, Aragón JJ, Fernández-Mayoralas A |date=2007-07 |title=Optimizing the enzymatic synthesis of beta-D-galactopyranosyl-D-xyloses for their use in the evaluation of lactase activity in vivo |journal=[[Bioorganic & Medicinal Chemistry]] |volume=15 |issue=14 |pages=4836–4840 |doi=10.1016/j.bmc.2007.04.067 |pmid=17512743 |language=en}}</ref>

== Industrielle Nutzung ==
Kommerziell produzierte Lactase wird aus [[Hefen|Hefepilzen]] wie ''[[Kluyveromyces fragilis]]'' gewonnen. Das so gewonnene Enzym wird in Form von Tabletten und Kapseln angeboten, damit Menschen mit Lactoseintoleranz Milchprodukte zu sich nehmen können. Auch gibt es lactosefreie Milch, bei welcher die Lactose bereits durch Zusatz von Lactase aufgespalten wurde; damit ist diese Milch für Menschen genießbar, denen das Enzym Lactase fehlt.

In der Herstellung von [[Speiseeis]] wird Lactase eingesetzt, da die Spaltprodukte Glucose und Galactose süßer sind als die Lactose und somit der Zuckerzusatz eingeschränkt werden kann. Außerdem kristallisiert Lactose bei Temperaturen, wie sie im Speiseeis vorliegen, während die Spaltprodukte weiterhin gelöst vorliegen und dem Eis so eine feinere Beschaffenheit verleihen.

Mengenangaben werden in [[Food Chemicals Codex|FCC]]-Einheiten ausgedrückt. 1000 FCC-Einheiten können unter optimalen Bedingungen 5 Gramm Milchzucker abbauen.<ref>J. Beuth: ''Gut durch die Krebstherapie.'' Thieme, 2011, ISBN 978-3-8304-6399-3. [https://books.google.de/books?id=z5-4pLKKblMC&pg=PT174&dq=FCC-Einheiten+Lactose&hl=de&sa=X&ved=0ahUKEwik68iUuYbMAhXKuBoKHclVAGsQ6AEIQjAC#v=onepage&q=FCC-Einheiten%20Lactose&f=false (online)]</ref> Dabei kommt es unter anderem auf die Viskosität der Lösung an. In dickflüssigen Lösungen wird eine größere Menge des Enzyms benötigt.
Da Milch im sauren Milieu des Magens ausflockt, benötigt man ebenfalls eine größere Menge Lactase, um die Lactose vollständig aufzuspalten, wenn man Lactase direkt beim Konsum von Milchprodukten zu sich nimmt.

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Biochemie und Pathobiochemie: Galactose-Stoffwechsel}}
{{Wiktionary}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Glykosidase]]
[[Kategorie:Verdauungsphysiologie]]
[[Kategorie:Codiert auf Chromosom 2 (Mensch)]]

Lactase - Versionsgeschichte

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