Pepsin

Pepsin (grč. πέψις - pepsis, od πέπτειν - peptein = varenje) je enzim čiji zimogen (pepsinogen) nastaje u glavnim ćelijama želuca da u hrani razlaže proteine u peptide. Otkrio ga je i imenovao Theodor Schwann, 1836.; bio je to prvootkriveni životinjski enzim.

Pepsin A
Identifikatori
EC broj 3.4.23.1
CAS broj 9001-75-6
baze podataka
IntEnz IntEnz pregled
BRENDA BRENDA odrednica
ExPASy NiceZyme pregled
KEGG KEGG odrednica
MetaCyc metabolički put
PRIAM profil
PDB strukture RCSB PDB PDBe PDBsum
Ontologija gena AmiGO / EGO
Pepsin B
Identifikatori
EC broj 3.4.23.2
CAS broj 9025-48-3
baze podataka
IntEnz IntEnz pregled
BRENDA BRENDA odrednica
ExPASy NiceZyme pregled
KEGG KEGG odrednica
MetaCyc metabolički put
PRIAM profil
PDB strukture RCSB PDB PDBe PDBsum
Pepsin C (Gastricsin)
Identifikatori
EC broj 3.4.23.3
CAS broj 9012-71-9
baze podataka
IntEnz IntEnz pregled
BRENDA BRENDA odrednica
ExPASy NiceZyme pregled
KEGG KEGG odrednica
MetaCyc metabolički put
PRIAM profil
PDB strukture RCSB PDB PDBe PDBsum
Kompleks pepsina

Pepsin je glavna peptidaza želučanoga soka, koju izlučuje želučani zid kičmenjak.[1][2][3][4][5][6]

U ćelijama želuca sintetizira se u neaktivnom obliku, koji u kiseloj želučanoj sredini autokatalitički otpušta 44 aminokiseline i pretvara se u aktivni oblik. Optimalno djeluje u kiseloj sredini pH 2. Prvi je u slijedu enzima koji učestvuju u varenju bjelančevina. Njihovo razlaganje nastavlja u crijevima, pod katalitskim djelovanjem enzima tripsina, himotripsina, elastaza i ostalih. Supstance koje smanjuju kiselost, poput natrijeva hidrogenkarbonata (NaHCO3 (soda bikarbona) povećavaju pH-vrijednost želuca pa deaktiviraju djelovanje pepsina. Nakon Izoliracije iz životinjskih želudaca, pepsin se upotrebljava u proizvodnju sira (kao sirište ili sirilo).[7][8][9][10][11][12]

HistorijaUredi

Naziv "pepsin" je prvi skovao Theodor Schwann u ranom 19. stoljeću. Naučnici toga vremena počeli su otkrivati mnoge biohemijske tvari koje imaju značajnu ulogu u biološkim procesima, a ipepsin je bio jedan od njih. Za ovu kiselu supstancu koja je u stanju pretritvarati hranu na bazi dušika u materijal topiv u vodi je utvrđeno da je pepsin.[13]

PrekursorUredi

Pepsin se najprije ispoljava u obliku zimogena, pepsinogena, koji u primarnoj strukturi ima dodatne 44 aminokiseline.

U želucu, glavne ćelije oslobađaju pepsinogen. Ovaj proenzim aktivira klorovodična kiselina (HCl), koju ispuštaju želučane parijetalne ćelije. Kada se hrana unese, hormon gastrin i živac vagus pokreću oslobađanje i pepsinogena i HCl. Hlorovodična kiselina stvara kiselu sredinu, što omogućava pepsinogenu da se autokatalitski razloži, čime se stvara pepsin u aktivnom obliku. Za stvaranje više pepsina, sam pepsin otklanja 44 aminokiseline pepsinogena.

Aktivnost i stabilnostUredi

Pepsin je najaktivniji u kiselom okruženju, između 37 °C i 42°. U skladu s tim, njegovo osnovno mjesto sinteze i aktivnosti je u želucu (pH 1,5 do 2), a neaktivan je na i iznad pH 6,5. Pepsin , međutim, nije potpuno denaturiran ili nepovratno inaktiviran do pH 8,0. Dakle, pepsin u otopini do pH 8,0 može se reaktivirati nakon ponovnog zakiseljavanja. Stabilnost pepsina pri visokim pH ima značajne implikacije na bolest zvanu laringofarnnksni refluks. Pepsin ostaje u grkljanu i nakon čira u događanju refluksa. Pepsin će probaviti do 20% unesenih amidnih veza, preferencijalno ih kidajući nakon N-kraj]]a.Šablon:RP Pepsin preferencijalno razlaže hidrofobne, osobito aromatske, ostatake u P1 i P1' pozicijama. Povećana osjetljivost na hidrolizu koja se javlja ako su prisutne sumporne aminokiseline u neposrednoj blizini peptidne veze, koju ima aromatska aminokiselina. Pepsin cijepa Phe1 Val, Gln4 His, Glu13 Ala, Ala 14 Leu, Leu15 Tyr, Tyr16 Leu, Gly23 Phe, Phe24,[14][15][16]:96 posebno aromatskih aminokiselina kao što su fenilalanin, triptofan i tirozin.[16][17][18][19]

Uticaj na larngofarinksni refluksUredi

Pepsin je jedan od primarnih uzroka oštećenja sluznice tokom laningofarinksnog refluksa.[20][21] Ako je u jednjaku pH 6.8, pepsin izaziva slijedeći želučani refluks. Dok je u ovom okolišu enzimski neaktivan, pepsin ostaje stabilan i može se reaktivirati nakon naknadnog kiselinskog refluksa. Izlaganje sluznice larinksa enzimatski aktivnom pepsinu, ali ne I nepovratno inaktiviranom pepsin ili kiselini, rezultira smanjenem ekspresije zaštitnih proteina i na taj način povećava podložnost grkljana za oštećenje.

Za vrijeme slabokiselinskog ili nekiselinskog čira, refluksni pepsin može dovesti do oštećenja sluznice.[22][23][24][25] Pod nekiselim uvjetima (pH neutralno), pepsin ulazi u ćelije gornjih disajnih puteva, kao što su larinks i hipofarinks u procesu poznatom kao receptor-posredovane endocitoze.[26] Receptor kojim je pepsin je unseen je trenutno nepoznat. Nakon ćelija, pepsin se skladišti u međućelijskim vezikulama niske pH vrijednosti na kojoj se može obnoviti za svoju enzimsku aktivnost. Unutar ćelije, pepsin se zadržava do 24 sata.[27] Takvo izlaganje pepsina na neutralnom pH i endocitozia pepsina uzrokuje promjene u ekspresiji gena povezanih s upalom, koja je u osnovi znak i simptom refluksa [28] i progresije tumora.[29] Ova I ostala istraživanja[30] impliciraju uključenost pepsina u kancerogenezu koja se pripisuje refluksu.[31][32] U toku su istraživanja za razvoj novih pepsin-ciljanih terapeutskih i dijagnostičkih alata za za želučani refluks. Brza neinvazivna dijagnostika pepsina zvana “Peptest” dostupna je za određivanje prisutnosti pepsina u uzorcima pljuvačke.[33]

SkladištenjeUredi

Pepsin se treba skladištiti na vrlo niskim temperaturama, između −80 °C I −20 °C), da bi se prevenirala autoliza (samorazgradnja).

InhibitoriUredi

Pepsin može biti onemogućen visokim pH (pogledajte "aktivnost" i "stabilnost", iznad) ili inhibitornim jedinjenjim. Pepstatin je niske molekulski spoj i potentan inhibitor, specifičan za kisele proteaze, s Ki od oko 10−10 oko M za pepsin. Smatra se da je statil ostatak odgovoran za pepstatinsku inhibiciju pepsina; statin je potencijalni analog faze u tranziciji za katalizu pomoću pepsina i drugih kiselih .proteaza. Pepstatin ne veže pepsin kovalentno, pa je inhibicija pepsina pepstatinom stoga reverzibilna.[34] 1-bis(diazoacetyl)-2-penylethane reversibly inactivates pepsin at pH 5, a reaction which is accelerated by the presence of Cu(II).[35]

Pepsin također prolazi kroz povratne inhibicije; proizvod probave proteina usporava reakciju, inhibiranjem pepsina.[36][37]

Šećerni alifatski spojevi također inhibiraju aktivnost pepsin.

PrimjenaUredi

Komercijalni pepsin je izvađen iz žljezdanog sloja svinjskih želudaca. To je sastavni dio sirila koja se koriste za zgrušavanje mlijeka u proizvodnji sira. Pepsin se koristi za različite primjene u proizvodnji hrane: modificira i povećava kvalitet produkata želatina i proteina soje,[38][39] biljnih proteina za upotrebu u proizvodnji niskokalorijskih grickalica, polukuhanih i instant vrućih žitarica. Upotrebljava se i u pripremi životinjskih i biljnih proteinskih hidrolizata za aromatizaciju hrane i pića. Koristi se u kožarskoj industriji za uklanjanje dlaka i ostataka tkiva od krzna i za oporavak srebra iz odbačenih fotografskih filmova jer razlaže želatinski sloj koji sadrži srebro. Pepsin je kistorijski dodatak za Beemans brend guma za žvakanje po Dr. Edwardu E. Beeman. Dao je i ime Pepsi-Cola, koja se pravi s pepsinom i kola maticom.

Pepsin se najčešće koristi u pripremi F (ab ') 2 fragmenta antitijela. U nekim testovima, poželjno je da se koriste samo antigen-vezani (Fab) dio antitijela. Za ove aplikacije, antitijela mogu biti enzimski digestiran u proizvodnji Fab ili F (ab ') 2 fragmenta antitijela. Proizvedeni F (ab ') 2 fragment, IgG se vari pepsinom, koji cijepa teške lance u blizini regije rascjepa molekule. Teškim lancima u toj regiji, pridružuju se jedna ili više disulfidnih veza, tako da dvije Fab regije antitijela ostaju pridružene, dajući dvovalentnu molekulu (koja sadrži dvije lokacije vezanja antitijela), otuda i oznaka F (ab ' ) 2. Lahki lanci ostaju netaknuti i pričvršćeni teške lance. Fc fragmenti se razgrađuju u male peptide. Fab fragmenti se stvaraju cijepanjem IgG pomoću papaina, umjesto pepsina. Papain cijepa IgG iznad regije šarke i sadrži disulfidne veze koje su pridružene teškim lancima, ali ispod mjesta disulfidne veze između lahkog i teškog lanca. To stvara dva odvojena monovalentna (koji sadrži jedno vezivanje antitijela) Fab fragmenta i netaknuti Fc fragment. Fragmenti mogu biti pročišćen gel filtracijom, ionskom izmjenom ili afinitetnom hromatografijom.[40]

Fab i F (ab ') 2 fragmenti antitijela se koriste u test sistemima, gdje prisustvo Fc regije može izazvati probleme. U tkivima kao što su limfni čvorovi ili slezena ili u pripremama periferne krvi, prisutne su ćelije s Fc receptorom (makrofagi, monociti, B limfociti i prirodne ćelije ubice) koje mogu vezati Fc regije netaknutih antitijela, uzrokujući pozadinsko bojenje u područjima koja ne sadrže antigenske mete. Upotreba F (ab ') 2 ili Fab fragmenta osigurava da antitijela budu obavezujuća za antigen i ne-Fc receptore. Ovi fragmenti mogu biti poželjni i za bojenje ćelija u pripremama u prisustvu plazme, jer se ne mogu dopunski vezati, što bi moglo izazvati razgradnju ćelija. F (ab ') 2, a u većoj mjeri Fab, fragmenti omogućuju tačniju lokalizaciju ciljnih antigena u bojenju tkiva za elektronsku mikroskopiju.

Dvovalentni F (ab ') 2 fragment omogućuje da unakrsni-link antigena, što omogućava korištenje za pecipitacijska istraživanja, ćelijske agregacije preko površine antigena ili testove podešavanja.[41]

GeniUredi

Naredna tri gena kodiraju identične enzime ljudskih pepsinogen A:

  • Pepsinogen 3, grupa I (pepsinogen A)
  • Pepsinogen 4, grupa I (pepsinogen A)
  • Pepsinogen 5, grupa I (pepsinogen A)

Četvrti ljudski gen kodira gastricsin, pepsinogen C:

Također pogledajteUredi

ReferenceUredi

  1. ^ Bugg T. (1997): An introduction to enzyme and coenzyme chemistry. Blackwell Science, Oxford, ISBN 0-86542-793-3.
  2. ^ Alberts B. (2002)ː Molecular biology of the cell Garland Science, New York, ISBN 0-8153-3218-1.
  3. ^ Lindhorst T. (2007): Essentials of carbohydrate chemistry and biochemistry. Wiley-VCH, 3527315284.
  4. ^ Robyt F. (1997): Essentials of carbohydrate chemistry. Springer, ISBN 0387949518.
  5. ^ Voet D., Voet J. (1995): Biochemistry, 2nd Ed. Wiley, http://www.wiley.com/college/math/chem/cg/sales/voet.html.
  6. ^ Laidler K. J. (1978): Physical chemistry with biological applications. Benjamin/Cummings, Menlo Park, ISBN 0-8053-5680-0.
  7. ^ 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.
  8. ^ Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 978-9958-9344-8-3.
  9. ^ Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-222-6.
  10. ^ Hunter G. K. (2000): Vital Forces. The discovery of the molecular basis of life. Academic Press, London 2000, ISBN 0-12-361811-8.
  11. ^ Nelson D. L., Cox M. M. (2013): Lehninger principles of biochemistry. W. H. Freeman and Co., ISBN 978-1-4641-0962-1.
  12. ^ Hall J. E., Guyton A. C. (2006): Textbook of medical physiology, 11th edition. Elsevier Saunders, St. Louis, Mo, ISBN 0-7216-0240-1.
  13. ^ Fruton JS (Jun 2002). "A history of pepsin and related enzymes". The Quarterly Review of Biology. 77 (2): 127–47. doi:10.1086/340729. JSTOR 3071644. PMID 12089768.
  14. ^ "Effects of pH". Pristupljeno 29. 4. 2010.
  15. ^ "Information on EC 3.4.23.1 - pepsin A". Brenda-enzymes. Pristupljeno 14. 12. 2008.
  16. ^ a b Cox M, Nelson DR, Lehninger AL (2008). Lehninger principles of biochemistry. San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-7108-X.
  17. ^ Johnston N, Dettmar PW, Bishwokarma B, Lively MO, Koufman JA (Jun 2007). "Activity/stability of human pepsin: implications for reflux attributed laryngeal disease". The Laryngoscope. 117 (6): 1036–9. doi:10.1097/MLG.0b013e31804154c3. PMID 17417109.
  18. ^ Johnston N, Knight J, Dettmar PW, Lively MO, Koufman J (Dec 2004). "Pepsin and carbonic anhydrase isoenzyme III as diagnostic markers for laryngopharyngeal reflux disease". The Laryngoscope. 114 (12): 2129–34. doi:10.1097/01.mlg.0000149445.07146.03. PMID 15564833.
  19. ^ Johnston N, Dettmar PW, Lively MO, Postma GN, Belafsky PC, Birchall M, Koufman JA (Jan 2006). "Effect of pepsin on laryngeal stress protein (Sep70, Sep53, and Hsp70) response: role in laryngopharyngeal reflux disease". The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 115 (1): 47–58. doi:10.1177/000348940611500108. PMID 16466100.
  20. ^ Goldberg HI, Dodds WJ, Gee S, Montgomery C, Zboralske FF (Feb 1969). "Role of acid and pepsin in acute experimental esophagitis". Gastroenterology. 56 (2): 223–30. PMID 4884956. Provjerite vrijednost parametra |pmid= (pomoć).
  21. ^ Lillemoe KD, Johnson LF, Harmon JW (Aug 1982). "Role of the components of the gastroduodenal contents in experimental acid esophagitis". Surgery. 92 (2): 276–84. PMID 6808683. Provjerite vrijednost parametra |pmid= (pomoć).
  22. ^ Tamhankar AP, Peters JH, Portale G, Hsieh CC, Hagen JA, Bremner CG, DeMeester TR (Nov 2004). "Omeprazole does not reduce gastroesophageal reflux: new insights using multichannel intraluminal impedance technology". Journal of Gastrointestinal Surgery. 8 (7): 890–7, discussion 897–8. PMID 15531244. Provjerite vrijednost parametra |pmid= (pomoć).
  23. ^ Kawamura O, Aslam M, Rittmann T, Hofmann C, Shaker R (Jun 2004). "Physical and pH properties of gastroesophagopharyngeal refluxate: a 24-hour simultaneous ambulatory impedance and pH monitoring study". The American Journal of Gastroenterology. 99 (6): 1000–10. PMID 15180717. Provjerite vrijednost parametra |pmid= (pomoć).
  24. ^ Oelschlager BK, Quiroga E, Isch JA, et al. Gastroesophageal and pharyngeal reflux detection using impedance and 24-hour pH monitoring in asymptomatic subjects: defining the normal environment. J Gastrointest Surg 2006;10:54–62.
  25. ^ Mainie I, Tutuian R, Shay S, Vela M, Zhang X, Sifrim D, Castell DO (Oct 2006). "Acid and non-acid reflux in patients with persistent symptoms despite acid suppressive therapy: a multicentre study using combined ambulatory impedance-pH monitoring". Gut. 55 (10): 1398–402. doi:10.1136/gut.2005.087668. PMC 1856433. PMID 16556669.
  26. ^ Johnston N, Wells CW, Blumin JH, Toohill RJ, Merati AL (Dec 2007). "Receptor-mediated uptake of pepsin by laryngeal epithelial cells". The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 116 (12): 934–8. doi:10.1177/000348940711601211. PMID 18217514.
  27. ^ Johnston N, Wells CW, Samuels TL, Blumin JH (Aug 2010). "Rationale for targeting pepsin in the treatment of reflux disease". The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 119 (8): 547–58. doi:10.1177/000348941011900808. PMID 20860281.
  28. ^ Samuels TL, Johnston N (Nov 2009). "Pepsin as a causal agent of inflammation during nonacidic reflux". Otolaryngology--Head and Neck Surgery. 141 (5): 559–63. doi:10.1016/j.otohns.2009.08.022. PMID 19861190.
  29. ^ Balkwill F, Mantovani A (Feb 2001). "Inflammation and cancer: back to Virchow?". Lancet. 357 (9255): 539–45. doi:10.1016/S0140-6736(00)04046-0. PMID 11229684.
  30. ^ Adams J, Heintz P, Gross N, Andersen P, Everts E, Wax M, Cohen J (Mar 2000). "Acid/pepsin promotion of carcinogenesis in the hamster cheek pouch". Archives of Otolaryngology--Head & Neck Surgery. 126 (3): 405–9. doi:10.1001/archotol.126.3.405. PMID 10722017.
  31. ^ Knight J, Lively MO, Johnston N, Dettmar PW, Koufman JA (Aug 2005). "Sensitive pepsin immunoassay for detection of laryngopharyngeal reflux". The Laryngoscope. 115 (8): 1473–8. doi:10.1097/01.mlg.0000172043.51871.d9. PMID 16094128.
  32. ^ Samuels TL, Johnston N (Mar 2010). "Pepsin as a marker of extraesophageal reflux". The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 119 (3): 203–8. PMID 20392035.
  33. ^ Bardhan KD, Strugala V, Dettmar PW (2012). "Reflux revisited: advancing the role of pepsin". International Journal of Otolaryngology. 2012: 1. doi:10.1155/2012/646901. PMC 3216344. PMID 22242022.
  34. ^ Marciniszyn J, Hartsuck JA, Tang J (1977). "Pepstatin inhibition mechanism". Advances in Experimental Medicine and Biology. 95: 199–210. doi:10.1007/978-1-4757-0719-9_12. PMID 339690.
  35. ^ Husain SS, Ferguson JB, Fruton JS (Nov 1971). "Bifunctional inhibitors of pepsin". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 68 (11): 2765–8. Bibcode:1971PNAS...68.2765H. doi:10.1073/pnas.68.11.2765. PMC 389520. PMID 4941985.
  36. ^ Northrop HJ (1932). "The story of the isolation of crystalline pepsin and trypsin". The Scientific Monthly. 35 (4): 333–340. Bibcode:1932SciMo..35..333N.
  37. ^ Greenwell P, Knowles JR, Sharp H (Jun 1969). "The inhibition of pepsin-catalysed reactions by products and product analogues. Kinetic evidence for ordered release of products". The Biochemical Journal. 113 (2): 363–8. PMC 1184643. PMID 4897199.
  38. ^ Kun LY (2006). Microbial Biotechnology: Principles And Applications. World Scientific Publishing Company. ISBN 981-256-677-5.
  39. ^ US patent 2259543, Billings HJ, "Fortified Cereal", objavljen 1938, dodijeljen Cream of Wheat Corporation 
  40. ^ Lane DS, Harlow E (1988). Antibodies: a laboratory manual. Cold Spring Harbor, N.Y: Cold Spring Harbor Laboratory. str. A2926. ISBN 0-87969-314-2.
  41. ^ "Enzyme Explorer- Pepsin". Sigma-Aldrich.

Vanjski linkoviUredi