Цистеиновая протеаза
| Цистеин пептидаза, CA клан | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Peptidase_c1 | ||
| Pfam | PF00112 | ||
| PFAM клан | CL0125 | ||
| InterPro | IPR000668 | ||
| УМНЫЙ | SM00645 | ||
| PROSITE | PDOC00126 | ||
| Мероп | C1 | ||
| Краткое содержание | 1AEC / SCOPE / SUPFAM | ||
| OPM Суперсемейство | 355 | ||
| OPM белок | 1m6d | ||
| |||
Цистеиновые протеазы , также известные как протеазы тиола , представляют собой гидролазные ферменты , которые разлагают белки . Эти протеазы имеют общий каталитический механизм , который включает нуклеофильный цистеин тиол в каталитической триаде или диаде. [ 1 ]
Обнаруженная Гопалом Чандером Роем в 1873 году, первая цистеиновая протеаза, которая должна быть изолирована и охарактеризована, была Папаин , полученная из Карики Папайи . [ 1 ] Протеазы цистеина обычно встречаются во фруктах , включая папайю , ананас , фигуру и киви . Доля протеазы имеет тенденцию быть выше, когда плод незревает. На самом деле, известно, что латекс из десятков различных семейств растений содержат цистеиновые протеазы. [ 2 ] Цистеиновые протеазы используются в качестве ингредиента в мясных динамиках.
Классификация
[ редактировать ]Система классификации протеазы Merops насчитывает 14 суперсемей, плюс несколько в настоящее время не назначенных семей (по состоянию на 2013 год), каждая из которых содержит много семей . Каждое суперсемейство использует каталитическую триаду или диаду в другой белковой складке и, таким образом, представляет конвергентную эволюцию каталитического механизма .
Для суперсемейств P указывает на суперсемейство, содержащую смесь семейств классов нуклеофилов , и C указывает на чисто цистеиновые протеазы. суперсемейство. В каждом суперсемействе семейства обозначаются их каталитическим нуклеофилом (C обозначает протеазы цистеина).
Семейства цистеиновых протеаз Суперсемейство Семьи Примеры ЧТО C1, C6, C10, C12, C16, C19, C28, C31, C32, C33, C39, C47, C51, C54, C58, C64, C65, C66, C67, C70, C71, C76, C78, C83, C85, C86, C87, C93, C96, C98, C101
Папаин ( заряда папайя ), [ 3 ] Bromelain ( Ananas Comosus ), катепсин K ( Liverwort ) [ 4 ] и Calpain ( Homo Sapiens ) [ 5 ] Диск C11, C13, C14, C25, C50, C80, C84 Каспаза 1 ( Rattus norvegicus ) и отделение ( Saccharomyces cerevisiae ) ЭТОТ C5, C48, C55, C57, C63, C79 Аденайн (человеческий аденовирус типа 2) См C15 Пироглутамилпептидаза I ( Bacillus amyloliquefaciens ) Калькуляция C60, C82 Сортировка A ( Staphylococcus aureus ) СМ C18 вирус гепатита С Вирусная пептидаза 2 ( ( вирус гепатита С ) CN C9 Sindbis vrus type nsp2 pepidase ( вирус Sindbis ) Сопутствующий C40 Дипептидилпептидаза 6 ( лизинибацилл сферический ) Сн C97 Desi-1 пептидаза ( macaca fascularis ) Затем C3 , C4 , C24, C30 , C37, C62, C74, C99 Протеаза TEV ( вирус табачного травления ) Пб C44, C45, C59, C69, C89, C95 амидофосфорибозилтрансферазы Предшественник ( Homo sapiens ) ПК C26, C56 Гамма-глютамилгидролаза ( Rattus norvegicus ) ПД C46 Белок ежина ( Drosophila melanogaster ) НА П1 DMPA -аминопептидаза ( Brucella antrophi ) не назначен C7, C8, C21, C23, C27, C36, C42, C53, C75
Каталитический механизм
[ редактировать ]
Первым этапом в механизме реакции, с помощью которого цистеиновые протеазы катализируют гидролиз пептидных связей, является DE в активном протонирование тиола сайте фермента соседней аминокислотой с основной боковой цепью , обычно остаток гистидина . Следующим шагом является нуклеофильная атака депротонированной цистеина анионной серой на субстратный карбонильный углерод . На этом этапе фрагмент субстрата высвобождается с помощью аминного конца, остаток гистидина в протеазе восстанавливается в его депротонированной форме, а тиоэфирное промежуточное соединение, связывающее новый карбокси-конце подложки с цистеиновым тиолом . Поэтому они также иногда называют тиол протеаз. гидролизуется тиоэфира Впоследствии связь для генерации фрагмента карбоновой кислоты на оставшемся фрагменте субстрата при восстановлении свободного фермента. [ 6 ]
Биологическая важность
[ редактировать ]Протеазы цистеина играют многогранные роли, практически во всех аспектах физиологии и развития. У растений они важны для роста и развития, а также в накоплении и мобилизации белков хранения, таких как в семенах. Кроме того, они участвуют в сигнальных путях и в ответ на биотические и абиотические стрессы. [ 7 ] У людей и других животных они ответственны за старение и апоптоз (запрограммированная гибель клеток), иммунные ответы MHC класса II , обработку прогормонов и ремоделирование внеклеточного матрикса , важного для развития кости. Способность макрофагов и других клеток мобилизовать протеазы эластолитического цистеина на их поверхности в специализированных условиях также может привести к ускоренному коллагену и деградации эластина на участках воспаления при таких заболеваниях , как атеросклероз и эмфизема . [ 8 ] Несколько вирусов (такие как полиомиелие и гепатит С ) экспрессируют весь свой геном в качестве единого массивного полипротеина и используют протеазу, чтобы расщеплять его в функциональные единицы (например, протеаза вируса травления табака ).
Регулирование
[ редактировать ]Активность цистеиновых протеаз регулируется несколькими общими механизмами, которые включают производство зимогенов , селективную экспрессию, модификацию pH, клеточную компартментализацию и регуляцию их ферментативной активности эндогенными ингибиторами , что, по -видимому, является наиболее эффективным механизмом, связанным с регуляцией активности цистеиновых протеаз. [ 6 ]
Протеазы обычно синтезируются в виде крупных белков -предшественников, называемых зимогенами , такими как сериновой протеазы предшественники трипсиноген и химотрипсиноген , а также аспартической протеазы предшественник пепсиноген . Протеаза активируется путем удаления ингибирующего сегмента или белка. Активация происходит после того, как протеаза доставляется в определенное внутриклеточное компартмент (например, лизосома ) или внеклеточной среды (например, желудок ). Эта система предотвращает клетку поврежденную ее , которая производит протеазу.
протеазы Ингибиторы обычно представляют собой белки с доменами протеазы , которые вводят или блокируют активный сайт для предотвращения доступа к субстрате . При конкурентном ингибировании ингибитор связывается с активным сайтом, что предотвращает взаимодействие фермента и взаимодействие. При неконкурентном ингибировании ингибитор связывается с аллостерическим сайтом , который изменяет активное сайт и делает его недоступным для субстрата.
Примеры ингибиторов протеазы включают:
Использование
[ редактировать ]Потенциальные фармацевтические препараты
[ редактировать ]В настоящее время широко распространено использование цистеиновых протеаз в качестве утвержденных и эффективных антигельминтов , но исследования по этому вопросу являются многообещающей областью исследования. Было обнаружено, что протеазы цистеина растений, выделенные из этих растений, обладают высокой протеолитической активностью , которая, как известно, переваривает нематод кутикулу с очень низкой токсичностью. [ 9 ] Сообщалось о успешных результатах против нематод, таких как Heligmosomoides Bakeri , Trichinella Spiralis , Nippostrongylus brasiliensis , Trichuris muris и ancylostoma ceylanicum ; Микростома Rodentolepis и шпилька акантоцефаланского паразита макраканторхинхайнхайнхайнас . [ 10 ] Полезное свойство цистеиновых протеаз - это устойчивость к кислотному пищеварению, позволяющему возможным пероральному введению . Они обеспечивают альтернативный механизм действий для современной антельминтики, и считается, что развитие сопротивления маловероятным, потому что это потребует полного изменения структуры кутикулы гельминта .
В нескольких традиционных лекарственных средствах фрукты или латекс папайи, ананаса и рису широко используются для лечения кишечного червя инфекций как у людей, так и у скота .
Другой
[ редактировать ]Протеазы цистеина используются в качестве кормовых добавок для скота для улучшения усвояемости белков и аминокислот. [ 11 ]
Смотрите также
[ редактировать ]- Протеаза
- Фермент
- Протеолиз
- Каталитическая триада
- Конвергентная эволюция
- PA клан
- Карта протеолиза
- Ингибитор протеазы (фармакология)
- Ингибитор протеазы (биология)
- Topfind - база данных специфичности протеазы, субстратов, продуктов и ингибиторов
- Merops - база данных эволюционных групп протеазы
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный Рават, Аадиш; Рой, Мринанини; Jyoti, Anupam; Каушик, Санкет; Верма, Кулдип; Шривастава, Виджай Кумар (август 2021 г.). «Цистеиновые протеазы: борьба с патогенными паразитными простейшими с вездесущими ферментами» . Микробиологические исследования . 249 : 126784. DOI : 10.1016/j.micres.2021.126784 . ISSN 1618-0623 . PMID 33989978 . S2CID 234597200 .
- ^ Domsalla A, Melzig MF (июнь 2008 г.). «Возникновение и свойства протеаз в растительных латиках» . Planta Medica . 74 (7): 699–711. doi : 10.1055/s-2008-1074530 . PMID 18496785 .
- ^ Митчел Р.Е., Чайкен И.М., Смит Эль (июль 1970 г.). «Полная аминокислотная последовательность папаина. Дополнения и исправления» . Журнал биологической химии . 245 (14): 3485–92. doi : 10.1016/s0021-9258 (18) 62954-0 . PMID 5470818 .
- ^ Sierocka I, Kozlowski LP, Bujnicki JM, Jarmolowski A, Szweykowska-Kulinska Z (июнь 2014 г.). «Женская экспрессия генов в Dioecious Liverwort Pellia endiviifolia регулируется в развитии и связано с выработкой архегонии» . BMC Биология растений . 14 : 168. doi : 10.1186/1471-2229-14-168 . PMC 4074843 . PMID 24939387 .
- ^ Sorimachi H, Ohmi S, Emori Y, Kawasaki H, Shayo TC, Ohno S, et al. (Май 1990). «Новый член семейства протеазы цистеиновой протеазы». Биологическая химия Hoppe-Seyler . 371 Suppl: 171–6. PMID 2400579 .
- ^ Jump up to: а беременный Рой, Мринанини; Рават, Аадиш; Каушик, Санкет; Jyoti, Anupam; Шривастава, Виджай Кумар (май 2022). «Ингибиторы эндогенной цистеиновой протеазы при самых патогенных паразитических простейших» . Микробиологические исследования . 261 : 127061. DOI : 10.1016/j.micres.2022.127061 . PMID 35605309 . S2CID 248741177 .
- ^ Grudkowska M, Zagdańska B (2004). «Многофункциональная роль растительных цистеиновых протеиназ» . Acta Biochimica Polonica . 51 (3): 609–24. doi : 10.18388/abp.2004_3547 . PMID 15448724 .
- ^ Чепмен Х.А., Риз Р.Дж., Ши Г.П. (1997). «Новые роли для цистеиновых протеаз в биологии человека». Ежегодный обзор физиологии . 59 : 63–88. doi : 10.1146/annurev.physiol.59.1.63 . PMID 9074757 .
- ^ Степек Г., Бенке Дж. М., Буттл диджей, Дуси Ир (июль 2004 г.). «Природные растительные цистеиновые протеиназы в качестве антигельминтики?». Тенденции в паразитологии . 20 (7): 322–7. doi : 10.1016/j.pt.2004.05.003 . PMID 15193563 .
- ^ Behnke JM, Buttle DJ, Stepek G, Lowe A, Duce IR (сентябрь 2008 г.). «Разработка новой антельминтики из растительных цистеиновых протеиназ» . Паразиты и векторы . 1 (1): 29. doi : 10.1186/1756-3305-1-29 . PMC 2559997 . PMID 18761736 .
- ^ О'Киф, Терренс (6 апреля 2012 г.). «Ферменты протеазы улучшают аминокислотную усвояемость» . Wattagnet . Получено 6 января 2018 года .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Онлайн- база данных Merops для пептидаз и их ингибиторов: цистеиновые пептидазы архивировали 2017-04-04 на машине Wayback
- Цистеин+эндопептидазы в Национальной медицинской библиотеке Медицинской библиотеки США (Mesh)
