Cysteinová proteáza - Cysteine protease
| Cysteinová peptidáza, klan CA. | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| Symbol | Peptidáza_C1 | ||||||||
| Pfam | PF00112 | ||||||||
| Pfam klan | CL0125 | ||||||||
| InterPro | IPR000668 | ||||||||
| CHYTRÝ | SM00645 | ||||||||
| STRÁNKA | PDOC00126 | ||||||||
| MEROPS | C1 | ||||||||
| SCOP2 | 1aec / Rozsah / SUPFAM | ||||||||
| OPM nadčeleď | 355 | ||||||||
| OPM protein | 1m6d | ||||||||
| |||||||||
Cysteinové proteázy, také známý jako thiolové proteázy, jsou enzymy které degradují bílkoviny. Tyto proteázy sdílet společné katalytický mechanismus to zahrnuje a nukleofilní cystein thiol v katalytická triáda nebo dyad.
Cysteinové proteázy se běžně vyskytují u ovoce včetně papája, ananas, obr a kiwi. Podíl proteázy má tendenci být vyšší, když je ovoce nezralé. Ve skutečnosti desítky latice různých rostlin rodiny je známo, že obsahují cysteinové proteázy.[1] Cysteinové proteázy se používají jako přísada do změkčovadel masa.
Klasifikace
The MEROPS systém klasifikace proteáz se počítá 14 superrodiny plus několik aktuálně nepřiřazených rodin (od roku 2013), z nichž každá obsahuje mnoho rodiny. Každá nadčeleď používá katalytická triáda nebo dyad v jiném proteinový záhyb a tak představují konvergentní evoluce z katalytický mechanismus.
Pro superrodiny, P označuje nadčeleď obsahující směs nukleofil třídní rodiny a C označuje čistě cysteinové proteázy. nadčeleď. V každé nadrodině rodiny jsou označeny svým katalytickým nukleofilem (C označující cysteinové proteázy).
Katalytický mechanismus
Prvním krokem v reakčním mechanismu, kterým cysteinové proteázy katalyzují hydrolýzu peptidových vazeb, je deprotonace a thiol v enzym Aktivní stránka sousedního aminokyselina se základním boční řetěz, obvykle a histidin zbytek. Dalším krokem je nukleofilní útok deprotonovaný cystein aniontový síra na Podklad karbonyl uhlík. V tomto kroku se fragment substrátu uvolní pomocí amin konec, histidin zbytky v proteáza se obnoví do deprotonované formy a a thioester mezilehlé propojení nového karboxy-konec substrátu na cystein thiol je vytvořen. Proto se také někdy označují jako thiolové proteázy. The thioester vazba je následně hydrolyzovaný vygenerovat a karboxylová kyselina část na zbývajícím fragmentu substrátu, zatímco regeneruje volný enzym.
Biologický význam
Cysteinové proteázy hrají mnohostranné role, prakticky ve všech aspektech fyziologie a vývoje. V rostlinách jsou důležité při růstu a vývoji a při akumulaci a mobilizaci zásobních proteinů, jako jsou semena. Kromě toho jsou zapojeni do signální dráhy a v reakci na biotický a abiotický zdůrazňuje.[5] U lidí a jiných zvířat jsou zodpovědní za stárnutí a apoptóza (programovaná buněčná smrt), MHC třídy II imunitní odpovědi, prohormon zpracování a extracelulární matrix remodelace důležitá pro vývoj kostí. Schopnost makrofágy a další buňky k mobilizaci elastolytických cysteinových proteáz na jejich povrchy za zvláštních podmínek mohou také vést ke zrychlení kolagen a elastin degradace na místech zánět v nemoci jako ateroskleróza a emfyzém.[6] Několik virů (např obrna a hepatitida C. ) vyjádřit celý genom jako jediná masa polyprotein a pomocí proteázy ji štěpíte na funkční jednotky (například virová proteáza z tabáku ).
Nařízení
Proteázy se obvykle syntetizují jako velké prekurzorové proteiny zymogeny, tak jako serinová proteáza prekurzory trypsinogen a chymotrypsinogen a aspartátová proteáza předchůdce pepsinogen. Proteáza se aktivuje odstraněním inhibičního segmentu nebo proteinu. K aktivaci dochází, jakmile je proteáza doručena do specifického intracelulárního kompartmentu (například lysozom ) nebo extracelulární prostředí (například žaludek ). Tento systém brání buňka který produkuje proteázu před poškozením.
Proteáza inhibitory jsou obvykle bílkoviny s domén které vstupují nebo blokují proteázu Aktivní stránky aby se zabránilo Podklad přístup. v kompetitivní inhibice se inhibitor váže na aktivní místo, čímž brání interakci enzym-substrát. v nekompetitivní inhibice se inhibitor váže na alosterická stránka, který mění aktivní místo a znemožňuje jeho přístup k podkladu.
Mezi příklady inhibitorů proteázy patří:
Použití
Potenciální farmaceutika
V současné době neexistuje široké použití cysteinových proteáz, jak je schváleno a účinné anthelmintika ale výzkum tohoto předmětu je slibným studijním oborem. Bylo zjištěno, že rostlinné cysteinové proteázy izolované z těchto rostlin mají vysokou hladinu proteolytické aktivity o nichž je známo, že jsou tráveny hlístice kutikuly, s velmi nízkou toxicitou.[7] Byly hlášeny úspěšné výsledky proti nematodům, jako jsou Heligmosomoides bakeri, Trichinella spiralis, Nippostrongylus brasiliensis, Trichuris muris, a Ancylostoma ceylanicum; the tasemnice Mikrostom rodentolepisua prasečí acanthocephalan parazit Macracanthorynchus hirundinaceus.[8] Užitečnou vlastností cysteinových proteáz je možná odolnost vůči kyselému trávení ústní podání. Poskytují alternativní mechanismus účinku k současným anthelmintikům a vývoj rezistence je považován za nepravděpodobný, protože by vyžadoval úplnou změnu struktury helmintu pokožka.
V několika tradiční léky Ovoce nebo latex z papáji, ananasu a fíku jsou široce používány k léčbě střevní červ infekce jak u lidí, tak u hospodářská zvířata.
jiný
Cysteinové proteázy se používají jako doplňkové látky pro hospodářská zvířata ke zlepšení stravitelnosti bílkovin a nukleových kyselin.[9]
Viz také
- Proteáza
- Enzym
- Proteolýza
- Katalytická triáda
- Konvergentní evoluce
- Klan PA
- Mapa proteolýzy
- Inhibitor proteázy (farmakologie)
- Inhibitor proteázy (biologie)
- TopFIND - databáze specificity proteázy, substrátů, produktů a inhibitorů
- MEROPS - databáze evolučních skupin proteáz
Reference
- ^ Domsalla A, Melzig MF (červen 2008). "Výskyt a vlastnosti proteáz v rostlinných latexech". Planta Med. 74 (7): 699–711. doi:10.1055 / s-2008-1074530. PMID 18496785.
- ^ Mitchel, R.E .; Chaiken, I. M .; Smith, E.L. (1970). "Kompletní aminokyselinová sekvence papainu. Přírůstky a opravy". The Journal of Biological Chemistry. 245 (14): 3485–92. PMID 5470818.
- ^ Sierocka, já; Kozlowski, L. P .; Bujnicki, J. M .; Jarmolowski, A; Szweykowska-Kulinska, Z (2014). "Ženská specifická genová exprese v dvojdomé játrovce Pellia endiviifolia je vývojově regulováno a souvisí s výrobou archegonia “. Biologie rostlin BMC. 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). „Nový člen rodiny cysteinových proteáz závislých na vápníku“. Biologická chemie Hoppe-Seyler. 371 Suppl: 171–6. PMID 2400579.
- ^ Grudkowska M, Zagdańska B (2004). "Multifunkční role rostlinných cysteinových proteináz" (PDF). Acta Biochim. Pol. 51 (3): 609–24. doi:10.18388 / abp.2004_3547. PMID 15448724.
- ^ Chapman HA, Riese RJ, Shi GP (1997). "Vznikající role cysteinových proteáz v biologii člověka". Annu. Physiol. 59: 63–88. doi:10,1146 / annurev.fyziol. 59.1.63. PMID 9074757.
- ^ Stepek G, Behnke JM, Buttle DJ, Duce IR (červenec 2004). „Přírodní rostlinné cysteinové proteinázy jako antihelmintika?“. Trendy Parasitol. 20 (7): 322–7. doi:10.1016 / j.pt.2004.05.003. PMID 15193563.
- ^ Behnke JM, Buttle DJ, Stepek G, Lowe A, Duce IR (2008). „Vývoj nových antihelmintik z rostlinných cysteinových proteináz“. Parazit vektory. 1 (1): 29. doi:10.1186/1756-3305-1-29. PMC 2559997. PMID 18761736.
- ^ O'Keefe, Terrence (6. dubna 2012). „Proteázové enzymy zlepšují stravitelnost aminokyselin“. Wattagnet. Citováno 6. ledna 2018.
externí odkazy
- The MEROPS online databáze peptidáz a jejich inhibitorů: Cysteinové peptidázy
- Cystein + endopeptidázy v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)
