Pankreatická elastáza - Pancreatic elastase
| Pankreatická elastáza | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifikátory | |||||||||
| EC číslo | 3.4.21.36 | ||||||||
| Číslo CAS | 848900-32-3 | ||||||||
| Databáze | |||||||||
| IntEnz | IntEnz pohled | ||||||||
| BRENDA | Vstup BRENDA | ||||||||
| EXPASY | Pohled NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Vstup KEGG | ||||||||
| MetaCyc | metabolická cesta | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB struktur | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Genová ontologie | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| Pankreatická elastáza II | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifikátory | |||||||||
| EC číslo | 3.4.21.71 | ||||||||
| Číslo CAS | 75603-19-9 | ||||||||
| Databáze | |||||||||
| IntEnz | IntEnz pohled | ||||||||
| BRENDA | Vstup BRENDA | ||||||||
| EXPASY | Pohled NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Vstup KEGG | ||||||||
| MetaCyc | metabolická cesta | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB struktur | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Genová ontologie | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| Pankreatická endopeptidáza E. | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifikátory | |||||||||
| EC číslo | 3.4.21.70 | ||||||||
| Číslo CAS | 68073-27-8 | ||||||||
| Databáze | |||||||||
| IntEnz | IntEnz pohled | ||||||||
| BRENDA | Vstup BRENDA | ||||||||
| EXPASY | Pohled NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Vstup KEGG | ||||||||
| MetaCyc | metabolická cesta | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB struktur | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| |||||||||
Pankreatická elastáza je forma elastáza který se vyrábí v acinár buňky slinivka břišní, původně vyrobeno jako neaktivní zymogen a později aktivován v dvanáctníku trypsin. Elastázy tvoří podrodinu serinové proteázy, vyznačující se výraznou strukturou skládající se ze dvou beta barel domény konvergující v aktivním místě, které kromě toho hydrolyzují amidy a estery mezi mnoha proteiny elastin, druh pojivové tkáně, která drží orgány pohromadě. Pankreatická elastáza 1 je serinová endopeptidáza, specifický typ proteázy, která obsahuje aminokyselinu serin na svém aktivním místě. Ačkoli doporučeným názvem je pankreatická elastáza, lze ji také označovat jako elastáza-1, pankreatopeptidáza, PE nebo serinová elastáza.
První isozym, pankreatická elastáza 1, byla zpočátku považována za exprimovanou v pankreatu. Později se však zjistilo, že to bylo jediné chymotrypsin - jako elastáza, která nebyla exprimována ve slinivce břišní. Ve skutečnosti je pankreatická elastáza exprimována v bazálních vrstvách pokožka (na úrovni bílkovin). Proto byla pankreatická elastáza 1 přejmenována elastáza 1 (ELA1) nebo rodina elastázy podobné chymotrypsinu, člen 1 (CELA1 ).[1] Po určitou dobu se předpokládalo, že ELA1 / CELA1 není přepsal na protein.[2] Později však bylo zjištěno, že byl exprimován v kůži keratinocyty.[3]
Klinická literatura, která popisuje aktivitu lidské elastázy 1 ve slinivce břišní nebo ve fekálním materiálu, se ve skutečnosti týká rodiny elastázy podobné chymotrypsinu, člena 3B (CELA3B ).[1]
Struktura
Pankreatická elastáza je kompaktní globulární protein s a hydrofobní jádro. Tento enzym je tvořen třemi podjednotkami. Každá podjednotka váže jeden iont vápníku (kofaktor ). Existují tři důležitá kovová vazebná místa aminokyseliny 77, 82, 87.[4] The katalytická triáda , nacházející se v aktivním místě, je tvořen třemi vodíkově vázanými aminokyselinovými zbytky (H71, D119, S214) a hraje zásadní roli ve schopnosti štěpení všech proteáz. Skládá se z jediného peptid řetězec 240 aminokyselin a obsahuje 4 disulfidové můstky. Má vysoký stupeň sekvenční identity s pankreatickými elastázami, které odpovídají jiným druhům, například potkanům, se kterými sdílí 86% své sekvence.[5] Jeho enzymatická aktivita je výsledkem specifické trojrozměrné konformace, kterou přijímá jeho jediný polypeptidový řetězec, a proto je aktivita ztracena denaturace a / nebo konformační změny.
Inhibitory
Elafin, inhibitor elastázy pocházející z kůže, se ukázal jako účinný a specifický inhibitor jak prasečího homologu ELA1, tak lidské leukocytové elastázy in vitro. Elafin je exprimován epidermálními keratinocyty za hyperproliferativních podmínek, jako je psoriáza a hojení ran. Bylo také hlášeno, že je přítomen v mnoha dalších dospělých epitelích, které jsou vystaveny environmentálním podnětům: jazyk, dlaha, lingvální mandle, dásně, hltan, epiglottis, hlasivka, jícen, děložní čípek, vagina a vlasové folikuly. Ve všech těchto tkáních je přítomnost zánětlivých buněk fyziologická a předpokládá se, že exprese elafinu chrání před leukocytovými proteázami, a tím pomáhá udržovat integritu epitelu.
Elafin naopak nikdy nebyl nalezen v bazální vrstvě v žádném typu epiteliální tkáně. Elafin ve skutečnosti v normální lidské pokožce skutečně chybí. Je však známo, že další známý inhibitor elastázy, SLP1, je exprimován v bazálních keratinocytech, což naznačuje, že to může být hlavní inhibitor elastázy v normální pokožce.
Alfa 1-antitrypsin a alfa-2-makroglobulin jsou inhibitory lidské sérové proteázy, které zcela inhibují obecnou proteolytickou aktivitu pankreatické elastázy 1 a 2. Bylo pozorováno, že proteáza musí být aktivní, aby se mohla vázat na tyto dva inhibitory. Studie prokázaly, že aktivita elastázy 2 byla zvýšena v 25-250 mM NaCI. Aktivita elastázy 2 v NaCl se přiblížila přibližně dvojnásobku aktivity bez NaCl. Elastáza 1 je mírně inhibována nad 150 mM NaCl[6]
Klinický význam
Bylo podezření, že jsou spojeny s mutacemi genu CELA1 difúzní neepidermolytická palmoplantární keratoderma (difúzní NEPPK).[3] Varianta podezření na sekvenci však byla plně funkční a neměla silnou souvislost s onemocněním. Více nedávno, specifická mutace v KRT6C gen byl spojen s některými případy difúzního NEPPK.[7]
Možné polymorfismus genu CELA1 kódujícího tento protein. Na úrovni sekundární struktury se tento polymorfismus projevuje excizí krátké sekvence CELA1. Zmizená sekvence nese klíčové aminokyselinové zbytky Val-227 a Thr-239, které přispívají k substrátová specificita elastázy I (zvýrazněno na obrázku 3), stejně jako pět z osmi aminokyselin zapojených do primárního kontaktu elafin Tvorba komplexu (inhibitor) / elastázy. Tato pozorování naznačují, že varianta sekvence může modifikovat substrátovou specificitu enzymu a zrušit inhibitor schopnost vazby. Ačkoli nebyly zjištěny žádné zjevné patogenní epidermální abnormality spojené se zkrácenou variantou ELA1, je možné, že nositelé polymorfismu mohou být vystaveni většímu riziku vzniku běžných kožních onemocnění, jako je psoriáza a ekzémy (k vyšetření role ELA1 v těchto běžných epidermálních poruchách.).[3]
Biosyntéza
Pankreatická elastáza je tvořena aktivací proelastáza ze savčí slinivky břišní trypsin. Po zpracování na proelastázu je uložena v granulích zymogenu a poté aktivována na elastázu v duodenum tryptickým štěpením peptidové vazby v neaktivní formě prekurzorové molekuly.[8] Tento proces vede k odstranění aktivačního peptidu z N-terminálu, který umožňuje enzym přijmout jeho nativní konformaci.
Isozymes
Lidé mají pět genů elastázy podobných chymotrypsinu, které kódují strukturně podobné proteiny:
| Rodina | Genový symbol | Název proteinu | EC číslo | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Schválený | Předchozí | Schválený | Předchozí | ||
| chymotrypsin- jako | CELA1 | ELA1 | rodina elastázy podobné chymotrypsinu, člen 1 | elastáza 1, pankreatická | ES 3.4.21.36 |
| CELA2A | ELA2A | rodina elastázy podobné chymotrypsinu, člen 2A | elastáza 2A, pankreatická | ES 3.4.21.71 | |
| CELA2B | ELA2B | rodina elastázy podobné chymotrypsinu, člen 2B | elastáza 2B, pankreatická | ES 3.4.21.71 | |
| CELA3A | ELA3A | rodina elastázy podobné chymotrypsinu, člen 3A | elastáza 3A, pankreatická | ES 3.4.21.70 | |
| CELA3B | ELA3B | rodina elastázy podobné chymotrypsinu, člen 3B | elastáza 3B, pankreatická | ES 3.4.21.70 | |
Posttranslační úpravy
Glykosylace na Asn79 a Asn233.[9]
Gen
Gen, který kóduje pankreatickou elastázu 1, je CELA1 (synonymum: ELA1) Pankreatická elastáza 1 je kódována jediným genetickým lokusem na chromozomu 12. Studie lidské pankreatické elastázy 1 ukázaly, že tato serinová proteáza se mapuje na chromozomální oblast 12q13[10] a je blízko místa pro autozomálně dominantní kožní onemocnění, Difúzní neepidermolytická palmoplantární keratoderma.[3]
Reakce
Hydrolýza, kterou elastázy způsobují, probíhá v několika krocích, počínaje tvorbou komplexu mezi elastázou a jejím substrátem, přičemž karbonylový uhlík je umístěn v blízkosti nukleofilního serinu, následovaný nukleofilním útokem, který tvoří meziprodukt acyl-enzym (pár elektrony z dvojné vazby karbonylového kyslíku se přesouvají ke kyslíku), zatímco se uvolňuje první produkt. Meziprodukt se potom hydrolyzuje v kroku deacylace, regeneruje aktivní enzym a vede k uvolnění druhého produktu (elektronově deficitní karbonylový uhlík znovu vytvoří dvojnou vazbu s kyslíkem a C-konec uvolní se peptid. Přednostně štěpí peptidové vazby na karbonylovém konci aminokyselinových zbytků malými hydrofobními postranními řetězci, jako je glycin, valin, leucin, isoleucin a alanin. Široká specifičnost elastáz pro nearomatické nenabité boční řetězce může vysvětlit jeho schopnost rozkládat nativní elastin.[11]
Použití v diagnostických testech
Lidská pankreatická elastáza 1 (E1) zůstává během průchodu střevem nedegradovaná. Proto jeho koncentrace ve stolici odráží exokrinní funkci pankreatu. Během zánětu slinivky břišní se E1 uvolňuje do krevního řečiště. Kvantifikace pankreatické elastázy 1 v séru tedy umožňuje diagnostikovat nebo vyloučit akutní pankreatitidu.[12]
Hlavní indikace:
- Diagnóza / vyloučení exokrinní pankreatické nedostatečnosti způsobené např. Chronická pankreatitida, cystická fibróza, diabetes mellitus, cholelitiáza (žlučové kameny), „neprospívání“, rakovina pankreatu, papilární stenóza
- Následné sledování pacientů s mírnou nebo středně těžkou nedostatečností pankreatu
- Diagnóza / vyloučení postižení pankreatu například ve spojení s gastrointestinálními příznaky, bolestmi břicha nebo osteoporózou.[13]
Metoda detekce:
- Sendvičová ELISA se dvěma monoklonálními protilátkami vysoce specifickými pro lidskou pankreatickou elastázu 1
- Souprava ELISA je založena na mikrotitrační destičce (formát 96 jamek) s 12 rozbitnými jednotlivými proužky x 8 jamek vhodných pro až 42 vzorků v duplikátu
Referenční koncentrace pro interpretaci výsledků pankreatické elastázy: Pro dospělé a děti po prvním měsíci života
- Hodnoty> 200 μg elastázy / g stolice naznačují normální exokrinní funkci pankreatu
- Hodnoty 100-200 μg elastázy / g stolice naznačují mírnou až středně těžkou pankreatickou nedostatečnost
- Hodnoty <100 μg elastázy / g stolice naznačují exokrinní nedostatečnost pankreatu.[14]
Reference
- ^ A b EntrezGene 1990
- ^ Rose SD, MacDonald RJ (červen 1997). „Evoluční umlčení genu lidské elastázy I (ELA1)“. Hučení. Mol. Genet. 6 (6): 897–903. doi:10,1093 / hmg / 6,6,897. PMID 9175736.
- ^ A b C d Talas U, Dunlop J, Khalaf S, Leigh IM, Kelsell DP (leden 2000). "Lidská elastáza 1: důkazy pro expresi v kůži a identifikace častého polymorfismu posunu snímků". J. Invest. Dermatol. 114 (1): 165–70. doi:10.1046 / j.1523-1747.2000.00825.x. PMID 10620133.
- ^ Přístupové číslo univerzálního zdroje bílkovin Q9UNI1 v UniProt.
- ^ "Elastáza". Worthington Enzyme Manual.
- ^ Largman C, Brodrick JW, Geokas MC (1976). "Čištění a charakterizace dvou lidských pankreatických elastáz". Biochemie. 15 (11): 2491–500. doi:10.1021 / bi00656a036. PMID 819031.
- ^ Akasaka E, Nakano H, Nakano A, Toyomaki Y, Takiyoshi N, Rokunohe D, Nishikawa Y, Korekawa A, Matsuzaki Y, Mitsuhashi Y, Sawamura D (2011). „Difúzní a fokální palmoplantární keratoderma může být způsobena mutací keratinu 6c“. Br. J. Dermatol. 165 (6): 1290–2. doi:10.1111 / j.1365-2133.2011.10552.x. PMID 21801157.
- ^ Gertler A, Birk Y (1970). "Izolace a charakterizace prasečí proelastázy". Eur. J. Biochem. 12 (1): 170–6. doi:10.1111 / j.1432-1033.1970.tb00835.x. PMID 5461547.
- ^ „CELA1 Gene“. Genové karty.
- ^ Davies RL, Yoon SJ, Weissenbach J, Ward D, Krauter K, Kucherlapati R (říjen 1995). "Fyzické mapování lidského genu ELA1 mezi D12S361 a D12S347 na chromozomu 12q13". Genomika. 29 (3): 766–8. doi:10.1006 / geno.1995.9939. PMID 8575772.
- ^ Shotton DM (1970). „Elastáza“. Metody v enzymologii. 19: 113–140. doi:10.1016/0076-6879(70)19009-4.
- ^ Stein J, Schoonbroodt D, Jung M, Lembcke B, Caspary WF (1996). „Mesure de l'élastase fécale par immunoréactivité: une nouvelle approachche nepřímé de la fonction pancréatique“ [Měření fekální elastázy 1 imunoreaktivitou: Nový nepřímý test funkce pankreatu]. Gastroentérologie Clinique et Biologique (francouzsky). 20 (5): 424–9. PMID 8761139.
- ^ Gonzales AC, Vieira SM, Maurer RL, Silva FA, Silveira TR (2011). „Použití koncentrace monoklonální fekální elastázy-1 pro hodnocení stavu pankreatu u pacientů s cystickou fibrózou“. J Pediatr (Rio J). 87 (2): 157–62. doi:10,2223 / JPED.2075. PMID 21503378.
- ^ Löser C, Möllgaard A, Fölsch UR (říjen 1996). „Fekální elastáza 1: nový, vysoce citlivý a specifický test bezdušové funkce pankreatu“. Střevo. 39 (4): 580–6. doi:10,1136 / střeva. 39,4,580. PMC 1383273. PMID 8944569.
externí odkazy
- Pankreatic + elastáza v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)
- Přehled všech strukturálních informací dostupných v PDB pro UniProt: P00772 (Pankreatická elastáza) na PDBe-KB.
Tento článek včlení text z United States National Library of Medicine, který je v veřejná doména.
