Cistein peptidaza
Cisteinske proteaze – poznate i kao tiolske proteaze – su enzimi koji degradiraju proteine. Ove proteaze imaju zajedničke katalitske mehanizme koji uključuju nukleofilni cisteinski tiol u katalitskoj trijadi ili dijadi.
| Cisteinska peptidaza | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Kristalna struktura cistein peptidaze papainskog kompleksa sa kovalentnim inhibitorom E-64. | |||||||||
| Identifikatori | |||||||||
| Simbol | Peptidase_C1 | ||||||||
| Pfam | PF00112 | ||||||||
| Pfam klan | CL0125 | ||||||||
| InterPro | IPR000668 | ||||||||
| SMART | SM00645 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00126 | ||||||||
| MEROPS | C1 | ||||||||
| SCOP2 | 1aec / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| OPM superporodica | 420 | ||||||||
| OPM protein | 1m6d | ||||||||
| |||||||||
Csteinske proteazw su općenito nalaze u voću, uključujući papaju, ananas smokvu i kivi. Proporcija proteaza je veća u nezrelom voću. Ustvari, poznato je nekoliko porodica čiji predstavnici sadrže cistein proteaze.[1] Cisteinske proteaze se upotrebljavaju kao ingradijenti – sastojci za učvršćivanje mesa.[2][3][4][5][6]
Klasifikacija
urediMEROPS sistem klasifikacije proteaza uračunava 14 proteinskih natporodica plus nekoliko neoznačenih (do 2013.), a svaka sadrži mnogo porodica. Svaka superporodica ima katalitsku trijadu ili dijadu u različitim proteinskim naborima i tako ukazuju na konvergentnu evoluciju katalitskog mehanizma.
Za proteinske natporodice, P = natporodica sadrži mješavinu nukleofila familija klase, C = natporodica čistih cisteinskih proteazna. U svakoj natporodici, proteinske porodice su označene karakterističnim nukleofilom (C = cistein proteaze).
Porodica cistein proteaza
Katalitski mehanizam
uredi
Prvi korak u reakcijskom mehanizmu kojim cisteinske proteaze kataliziraju hidrolizu peptidnih veza je deprotonacija tiola na aktivnom mjestu enzima, pomoću susjedne aminokiseline s baznim bočnim lancem, obično ostatkom histidina. Sljedeći korak je nukleofilni napad deprotoniranog cisteina anionskog sumpora na supstratu karbonilnog ugljika. U ovom koraku, fragment supstrata se oslobađa s aminskim krajem, a histidinski ostatak u proteazi vraća se u svoj deprotonirani oblik, a tioesternom međuvezom formira se novi karboksi-terminal supstrata za cisteinski tiol. Stoga se ponekad nazivaju i tiol-proteazama. tioesterska veza se zatim hidrolizira, kako bi se stvorio karboksilnokiselinski dio na preostalom fragmentu supstrata, dok se regenerira slobodni enzim.
Biološki značaj
urediCisteinske proteaze imaju višestruke uloge, gotovo u svakom aspektu fiziologije i razvoja. U biljkama su važni u rastu i razvoju te u akumulaciji i mobilizaciji skladišnih proteina, kao što su i sjemenkama. Osim toga, uključene su u signalni put i u odgovoru na biotske i abiotske stresove.[10] U ljudi i ostalih životinja, odgovorne su za starenje i apoptoze (programirana ćelijska smrt), MHC klase II imunski odgovor, prohormonsko procesuiranje i remodeliranje vanćelijskog matriksa važnog za razvoj kosti. Sposobnost makrofagnih i drugih ćelija da mobiliziraju elastolitske cisteinske proteaze na svoje površine u specijaliziranim uvjetima također može dovesti do ubrzane degradacije kolagena i elastina na mjestima upale u bolesti, kao što su ateroskleroza i emfizem.[11] Nekoliko virusa (kao što su polio i hepatitis C) eksprimiraju svoj cijeli genom kao jedan masivni poliprotein i koriste proteazu da ga cijepaju u funkcionalne jedinice ( naprimjer, proteaza virusa jetkanja duhana).
Regulacija
urediProteaze se obično sintetiziraju kao veliki prekursorski proteini zvani zimogeni, kao što su serinskoproteazni prekursori tripsinogen i himotripsinogen, te asparaginskoproteazni prekursor pepsinogen. Proteaza se aktivira uklanjanjem inhibitornog segmenta ili proteina. Aktivacija se događa nakon što se proteaza dostavi u određeni unutarćelijski odjeljak (naprimjer lizosom) ili vanćelijsku okolinu (naprimjer želudac). Ovaj sistem sprječava da se ošteti ćelija koja proizvodi proteazu.
Proteazni inhibitori obično su proteini sa domenima koji ulaze u ili blokiraju aktivno mjesto proteaza, kako bi spriječili pristup supstratu. U kompetitivnoj inhibiciji, inhibitor se veže na aktivno mjesto, čime se sprječava interakcija enzima i supstrata. U nekompetitivnoj inhibiciji, inhibitor se veže na alosterno mjesto, što mijenja aktivno mjesto i čini ga nedostupnim supstratu.
Primjeri inhibitora proteaze uključuju:
Upotreba
urediPotencijalni lijekovi
urediJoš ne postoji široka upotreba cisteinskih proteaza kao odobrenih i učinkovitih anthelmintika, ali istraživanje ove teme je polje koje obećava. Utvrđeno je da biljne cisteinske proteaze izolirane iz ovih biljaka imaju visoke proteolitske aktivnosti za koje se zna da probavljaju nematodne kutikule, uz vrlo nisku toksičnost.[12] Zabilježeni su uspješni rezultati protiv nematoda kao što su Heligmosomoides bakeri, Trichinella spiralis, Nippostrongylus brasiliensis, Trichuris muris i Ancylostoma ceylanicum; trakavica Rodentolepis microstoma i svinjski akantocefalni parazit Macracanthorynchus hirundinaceus.[13] Korisno svojstvo cisteinskih proteaza je otpornost na kiselu probavu, što omogućuje oralno davanje. Oni pružaju alternativni mehanizam djelovanja postojećim antelminticima i smatra se da je razvoj rezistencije malo vjerojatan jer bi zahtijevao potpunu promjenu strukture helmintskih kutikula.
U nekoliko lijekova tradicionalne medicine, plodovi ili lateks papaje, ananasa i smokve naširoko se koriste za liječenje infekcija crijevnih glista i kod ljudi i kod stoke .
Ostalo
urediCisteinske proteaze koriste se kao aditivi za stoku za poboljšanje probavljivosti proteina i aminokiselina.[14]
Također pogledajte
uredi- Proteaza
- Enzim
- Proteoliza
- Katalitska trijada
- Konvergentna evolucija
- PA klan
- Mapa proteolize
- Inhibitor proteaze (farmakologija)
- Inhibitor proteaze (biologija)
- TopFIND – baza podataka specifičnosti proteaze, supstrata, proizvoda i inhibitora
- MEROPS – baza podataka evolucijskih skupina proteaza
Reference
uredi- ^ Domsalla A, Melzig MF (juni 2008). "Occurrence and properties of proteases in plant latices". Planta Med. 74 (7): 699–711. doi:10.1055/s-2008-1074530. PMID 18496785.
- ^ Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.
- ^ Ibrulj S., Haverić S., Haverić A. (2008): Citogenetičke metode – Primjena u medicini . Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo,ISBN 978-9958-9344-5-2.
- ^ Hadžiselimović R., Pojskić N. (2005): Uvod u humanu imunogenetiku. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-3-4.
- ^ Sofradžija A., Šoljan D., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 1, Svjetlost, Sarajevo
- ^ Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-222-6.
- ^ Mitchel, R. E.; Chaiken, I. M.; Smith, E. L. (1970). "The complete amino acid sequence of papain. Additions and corrections". The Journal of Biological Chemistry. 245 (14): 3485–92. PMID 5470818.
- ^ Sierocka, I; Kozlowski, L. P.; Bujnicki, J. M.; Jarmolowski, A; Szweykowska-Kulinska, Z (2014). "Female-specific gene expression in dioecious liverwort Pellia endiviifolia is developmentally regulated and connected to archegonia production". BMC Plant Biology. 14: 168. doi:10.1186/1471-2229-14-168. PMC 4074843. PMID 24939387.
- ^ Sorimachi, H; Ohmi, S; Emori, Y; Kawasaki, H; Saido, T. C.; Ohno, S; Minami, Y; Suzuki, K (1990). "A novel member of the calcium-dependent cysteine protease family". Biological chemistry Hoppe-Seyler. 371 Suppl: 171–6. PMID 2400579.
- ^ Grudkowska M, Zagdańska B (2004). "Multifunctional role of plant cysteine proteinases". Acta Biochimica Polonica. 51 (3): 609–24. doi:10.18388/abp.2004_3547. PMID 15448724.
- ^ Chapman HA, Riese RJ, Shi GP (1997). "Emerging roles for cysteine proteases in human biology". Annual Review of Physiology. 59: 63–88. doi:10.1146/annurev.physiol.59.1.63. PMID 9074757.
- ^ Stepek G, Behnke JM, Buttle DJ, Duce IR (juli 2004). "Natural plant cysteine proteinases as anthelmintics?". Trends in Parasitology. 20 (7): 322–7. doi:10.1016/j.pt.2004.05.003. PMID 15193563.
- ^ Behnke JM, Buttle DJ, Stepek G, Lowe A, Duce IR (septembar 2008). "Developing novel anthelmintics from plant cysteine proteinases". Parasites & Vectors. 1 (1): 29. doi:10.1186/1756-3305-1-29. PMC 2559997. PMID 18761736.
- ^ O'Keefe, Terrence (6. 4. 2012). "Protease enzymes improve amino acid digestibility". Wattagnet. Pristupljeno 6. 1. 2018.
Vanjski linkovi
uredi- The MEROPS online database for peptidases and their inhibitors: Cysteine Peptidases Arhivirano 4. 4. 2017. na Wayback Machine
- Cysteine endopeptidases na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
