Папаин

папаин
папаин
Идентификаторы
Номер ЕС.	3.4.22.2
Номер CAS.	9001-73-4
Базы данных
ИнтЭнк	вид IntEnz
БРЕНДА	БРЕНДА запись
Экспаси	Просмотр NiceZyme
КЕГГ	КЕГГ запись
МетаЦик	метаболический путь
ПРЯМОЙ	профиль
PDB Структуры	RCSB PDB PDBe PDBsum
PMC
показывать Поиск
PMC	articles
PubMed	articles
NCBI	proteins

показывать Доступные белковые структуры:
Pfam	structures / ECOD
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum	structure summary

Цистеиновая протеаза семейства папаина
Цистеиновая протеаза семейства папаина
	Папаин из папайи Carica
Идентификаторы
Символ	Пептидаза_C1
Пфам	PF00112
ИнтерПро	ИПР000668
PROSITE	PDOC00126
СКОП2	1aec / SCOPe / СУПФАМ
Pfam
показывать Доступные белковые структуры:
Pfam	structures / ECOD
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum	structure summary

Папаин , также известный как протеиназа I папайи , представляет собой цистеиновой протеазы ( EC 3.4.22.2 ), фермент присутствующий в папайе ( Carica papaya ) и папайе горной ( Vasconcellea cundinamarcensis ). Это одноимённый член семейства папаин-подобных протеаз .

Он имеет широкое коммерческое применение в кожевенной, косметической, текстильной, моющей, пищевой и фармацевтической промышленности. В пищевой промышленности папаин используется в качестве активного ингредиента во многих коммерческих размягчителях мяса. ^[1]

Семья Папаин

Папаин принадлежит к семейству родственных белков, известных как семейство папаин-подобных протеаз , с широким спектром активности, включая эндопептидазы , аминопептидазы , дипептидилпептидазы и ферменты с экзо- и эндопептидазной активностью. ^[2] Широко распространены представители семейства папаиновых, встречаются у бакуловирусов , ^[3] эубактерии, дрожжи и практически все простейшие, растения и млекопитающие. ^[2] Белки обычно являются лизосомальными или секретируемыми, и для активации фермента требуется протеолитическое расщепление пропептида , хотя блеомицингидролаза является цитозольной у грибов и млекопитающих. ^[4] Папаин-подобные цистеиновые протеиназы по существу синтезируются в виде неактивных проферментов ( зимогенов ) с N -концевыми пропептидными участками. Процесс активации этих ферментов включает удаление пропептидных участков, которые выполняют различные функции in vivo и in vitro . Про-область необходима для правильного сворачивания вновь синтезированного фермента, инактивации пептидазного домена и стабилизации фермента против денатурации в условиях pH от нейтрального до щелочного. Аминокислотные остатки в прообласти опосредуют их мембранную ассоциацию и играют роль в транспорте профермента в лизосомы. Среди наиболее примечательных особенностей пропептидов является их способность ингибировать активность родственных им ферментов и то, что некоторые пропептиды проявляют высокую селективность в ингибировании пептидаз, из которых они происходят. ^[5]

Структура

Белок-предшественник папаина содержит 345 аминокислотных остатков. ^[6] и состоит из сигнальной последовательности (1-18), пропептида (19-133) и зрелого пептида (134-345). Номера аминокислот основаны на зрелом пептиде. Белок стабилизирован тремя дисульфидными мостиками . Его трехмерная структура состоит из двух отдельных структурных доменов с щелью между ними. Эта щель содержит активный центр которую можно сравнить с каталитической триадой химотрипсина , который содержит каталитическую диаду , . Каталитическая диада состоит из аминокислот цистеина-25 (от которого он получил свою классификацию) и гистидина-159. Считалось, что аспартат-158 играет роль, аналогичную роли аспартата в каталитической триаде сериновых протеаз , но с тех пор это было опровергнуто. ^[7]

Функция

Механизм разрыва папаином пептидных связей включает использование каталитической диады с депротонированным цистеином. ^[8] Соседний Asn-175 помогает сориентировать имидазольное кольцо His-159, чтобы позволить ему депротонировать каталитический Cys-25. Затем этот цистеин осуществляет нуклеофильную атаку карбонильного углерода пептидной цепи. При этом образуется ковалентный промежуточный продукт ацил-фермента и освобождается аминоконец пептида. Фермент деацилируется молекулой воды и высвобождает карбокси-концевую часть пептида. В иммунологии известно, что папаин отщепляет Fc (кристаллизующуюся) часть иммуноглобулинов (антител) от Fab (антигенсвязывающей) части.

Папаин является относительно термостойким ферментом, оптимальная температура которого составляет от 60 до 70 °C. ^[9]

Папаин предпочитает расщепляться после аргинина или лизина, которым предшествует гидрофобная единица ( Ala , Val , Leu , Ile , Phe , Trp , Tyr ), а не валин . ^[10]

Использование

Антигельминтное действие папаина на червя Heligmosomoides Bakeri .

Папаин расщепляет жесткие мясные волокна и использовался еще до контакта с европейцами для смягчения мяса, которое ели в его родной Южной Америке. Тендерайзеры для мяса в виде порошка с папаином в качестве активного компонента широко продаются, а использование кожуры папайи в кулинарии описано в исследовательских работах. ^[1]^[11]

Папаин можно использовать для диссоциации клеток на первом этапе приготовления клеточных культур . Десятиминутная обработка небольших кусочков ткани (менее 1 мм). ³) позволит папаину начать расщепление молекул внеклеточного матрикса, удерживающих клетки вместе. Через десять минут ткань следует обработать раствором ингибитора протеазы, чтобы остановить действие протеазы. При отсутствии лечения активность папаина приведет к полному лизису клеток. Затем ткань необходимо растереть (быстро пропустить вверх и вниз через пипетку Пастера ), чтобы разбить кусочки ткани на одноклеточную суспензию .

Он также используется в качестве ингредиента в различных ферментных для удаления волос препаратах , особенно в Accuzyme. Их используют при лечении некоторых хронических ран для очистки омертвевших тканей.

Папаин добавляют в некоторые зубные пасты и мятные конфеты в качестве отбеливателя зубов. Его отбеливающий эффект минимален, поскольку папаин присутствует в низких концентрациях и быстро растворяется слюной. Для достижения заметного эффекта потребуется несколько месяцев применения. ^[12]

Папаин является основным ингредиентом геля Papacarie, используемого для химиомеханического удаления кариеса . Он не требует сверления и не влияет на прочность сцепления реставрационных материалов с дентином . ^[13]

Известно, что папаин влияет на результаты анализов мочи на каннабиноиды . ^[14] Он содержится в некоторых продуктах для детоксикации наркотиков.

Недавно было продемонстрировано, что папаин можно использовать для сборки тонких пленок диоксида титана, используемых в фотоэлектрических элементах . ^[15]

Папаин также использовался для создания модели дегенеративной болезни диска для оценки различных типов инъекционной терапии. ^[16]^[17]

Иммуноглобулины

Антитело , расщепленное папаином, дает три фрагмента: два Fab-фрагмента массой 50 кДа и один Fc-фрагмент массой 50 кДа . Переваренное папаином антитело не способно стимулировать агглютинацию , преципитацию , опсонизацию и лизис , однако Fab-фрагмент все еще способен связываться с соответствующими антигенами и нейтрализовать их, что чаще всего наблюдается при использовании против кроталида известных препаратов антител к овечьему токсину . как CroFab и Digibind , аналогичный фрагмент овечьей антисыворотки, используемый для нейтрализации дигоксина, действующего на сердце, в ситуациях острой передозировки.

Производство

Папаин обычно производят в виде сырого высушенного материала путем сбора латекса из плодов дерева папайи. Латекс собирают после надреза на шейке плода, где он может либо высохнуть на плоде, либо капнуть в контейнер. Этот латекс затем подвергают дальнейшей сушке. Сейчас его классифицируют как высушенный сырой материал. Для удаления загрязняющих веществ необходим этап очистки. Эта очистка состоит из солюбилизации и экстракции активной ферментной системы папаина с помощью процесса, зарегистрированного государством. Этот очищенный папаин может поставляться в виде порошка или жидкости.

Ограничения США на маркетинг

23 сентября 2008 г. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) предупредило компании прекратить продажу офтальмологических сбалансированных солевых растворов и лекарственных средств для местного применения, содержащих папаин, к 4 ноября 2008 г. FDA заявило: «Исторически сложилось так, что папаинсодержащие лекарственные препараты в форме местного применения были проданы без одобрения...". ^[18] Согласно заявлению FDA по этому поводу: «Эти неутвержденные продукты поставили под угрозу здоровье потребителей: от сообщений о необратимой потере зрения при использовании неутвержденных сбалансированных солевых растворов до серьезного падения артериального давления и увеличения частоты сердечных сокращений из-за местного применения продуктов из папаина». сказала Джанет Вудкок , директор Центра оценки и исследования лекарств .

Неутвержденные продукты из папаина для местного применения

Лекарственные мази для местного применения, содержащие папаин, используются для удаления мертвых или загрязненных тканей при острых и хронических поражениях, таких как диабетические язвы, пролежни, варикозные язвы и травматические инфицированные раны. Торговые названия этих продуктов включают Accuzyme, Allanfil, Allanzyme, Ethezyme, Gladase, Kovia, Panafil, Pap Urea и Ziox. Другие продукты продаются под названиями активных ингредиентов, например, мазь папаин-мочевина.

В 2008 году FDA объявило о своем намерении принять меры против этих продуктов, поскольку оно получило сообщения о серьезных побочных эффектах у пациентов, использующих продукты, содержащие папаин. Сообщения включали реакции гиперчувствительности (аллергические), которые приводят к гипотонии (низкому кровяному давлению) и тахикардии (учащенному сердцебиению). Кроме того, люди с аллергией на латекс также могут иметь аллергию на папайю, источник папаина, а это означает, что люди с чувствительностью к латексу могут подвергаться повышенному риску возникновения побочных реакций на препарат папаина для местного применения.

FDA рекомендовало людям, у которых есть опасения по поводу использования препаратов папаина для местного применения, обратиться к своему врачу по поводу прекращения использования.

Человеческие цистеиновые протеазы семейства папаина

См. также

Бромелайн

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Ислам М.Н., Молинар-Торибио Э.М. (июль – декабрь 2013 г.). «Разработка тендерайзера для мяса на основе кожуры папайи. Коллегиальное наблюдение на основе концептуальных карт: стратегия продвижения «стипендии преподавания и обучения» в Технологическом университете Панамы. 2013;24» (PDF) . РИДТЕК . 9 (2).
^ Перейти обратно: ^а ^б Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж. (1994). «Семейства цистеиновых пептидаз». Протеолитические ферменты: сериновые и цистеиновые пептидазы . Методы энзимологии. Том. 244. стр. 461–86. дои : 10.1016/0076-6879(94)44034-4 . ISBN 978-0-12-182145-6 . ПМЦ 7172846 . ПМИД 7845226 .
^ Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж. (февраль 1993 г.). «Эволюционные семейства пептидаз» . Биохимический журнал . 290 (Часть 1) (Часть 1): 205–18. дои : 10.1042/bj2900205 . ПМЦ 1132403 . ПМИД 8439290 .
^ Себти С.М., ДеЛеон Дж.К., Лазо Дж.С. (июль 1987 г.). «Очистка, характеристика и аминокислотный состав легочной блеомицингидролазы кролика». Биохимия . 26 (14): 4213–9. дои : 10.1021/bi00388a006 . ПМИД 3117099 .
^ Ямамото Ю., Курата М., Ватабе С., Мураками Р., Такахаси С.Ю. (апрель 2002 г.). «Новые ингибиторы цистеиновых протеиназ, гомологичные прообластям цистеиновых протеиназ». Современная наука о белках и пептидах . 3 (2): 231–8. дои : 10.2174/1389203024605331 . ПМИД 12188906 .
^ «UniProt P00784: предшественник папаина – Carica papaya (Папайя)» . ЮниПротКБ.
^ Менар Р., Хури Х.Э., Плуфф С., Дюпрас Р., Риполь Д., Верне Т. и др. (июль 1990 г.). «Белково-инженерное исследование роли аспартата 158 в каталитическом механизме папаина». Биохимия . 29 (28): 6706–13. дои : 10.1021/bi00480a021 . ПМИД 2397208 .
^ Шохен М., Хазанов Н., Альбек А. (декабрь 2009 г.). «Вызов парадигме: теоретические расчеты протонационного состояния каталитической диады Cys25-His159 в свободном папаине» . Белки . 77 (4): 916–26. дои : 10.1002/прот.22516 . ПМЦ 2767454 . ПМИД 19688822 .
^ «Технический паспорт — Папаин» . Архивировано из оригинала 15 июля 2014 г. Проверено 8 августа 2010 г.
^ «Папаин – селективные протеолитические ферменты» . Сигма-Олдрич . Проверено 2 августа 2020 г.
^ Маити А.К., Ахлават С.С., Шарма Д.П., Ханна Н. (2008). «Применение натуральных размягчителей в мясе – обзор» (PDF) . Сельскохозяйственные обзоры . 29 (3): 226–30.
^ Чакраварти П., Ачарья С. (октябрь 2012 г.). «Эффективность удаления посторонних пятен с помощью нового средства для ухода за зубами, содержащего экстракты папаина и бромелайна» . Журнал молодых фармацевтов . 4 (4): 245–9. дои : 10.4103/0975-1483.104368 . ПМЦ 3573376 . ПМИД 23493413 .
^ Лопес MC, Маскарини RC, да Силва BM, Флорио FM, Basting RT (2007). «Влияние геля на основе папаина для химиомеханического удаления кариеса на прочность сцепления дентина с сдвигом» . Журнал стоматологии для детей . 74 (2): 93–7. ПМИД 18477426 .
^ Берроуз Д.Л., Николаидес А., Райс П.Дж., Даффорк М., Джонсон Д.А., Ферслю К.Э. (июль 2005 г.). «Папаин: новый примесь мочи» . Журнал аналитической токсикологии . 29 (5): 275–95. дои : 10.1093/jat/29.5.275 . ПМИД 16105251 .
^ Бавазер Л.А., Ихли Дж., Левенштейн М.А., Джукен Л.Дж., Мелдрам ФК, Макмиллан Д.Г. (июнь 2018 г.). «Ферментативно-контролируемый биомиметический синтез гибридных тонких пленок диоксида титана и белка» (PDF) . Журнал химии материалов Б. 6 (23): 3979–3988. дои : 10.1039/C8TB00381E . ПМИД 32254326 . S2CID 102894814 .
^ Чан С.К., Бюрки А., Бонель Х.М., Беннекер Л.М., Гантенбейн-Риттер Б (март 2013 г.). «Модель дегенерации дисков, индуцированная папаином in vitro, для изучения инъекционной терапии студенистого ядра». Журнал позвоночника . 13 (3): 273–83. дои : 10.1016/j.spinee.2012.12.007 . ПМИД 23353003 .
^ Робертс С., Менаж Дж., Сиван С., Урбан Дж. П. (февраль 2008 г.). «Бычья эксплантационная модель дегенерации межпозвонкового диска» . BMC Заболевания опорно-двигательного аппарата . 9 (1): 24. дои : 10.1186/1471-2474-9-24 . ПМК 2266744 . ПМИД 18298830 .
^ Шурен Дж (22 сентября 2008 г.). «Лекарственные препараты для местного применения, содержащие папаин; Даты принятия мер по обеспечению соблюдения» (PDF) . Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, Министерство здравоохранения и социальных служб. Архивировано из оригинала (PDF) 1 марта 2017 года.

Внешние ссылки

Онлайн-база данных MEROPS . по пептидазам и их ингибиторам: C01.001
Папаин в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
Drugdigest - информация от Папина
Применение папаина, ингибиторы и субстраты
Технический паспорт-Папаин от BIOZYM
Папаин в Proteopedia (вики с дополнительной информацией о белках)
Обзор всей структурной информации, доступной в PDB для UniProt : P00784 (Papain) в PDBe-KB .

[intro_ref-1] Перейти обратно: ^а ^б Ислам М.Н., Молинар-Торибио Э.М. (июль – декабрь 2013 г.). «Разработка тендерайзера для мяса на основе кожуры папайи. Коллегиальное наблюдение на основе концептуальных карт: стратегия продвижения «стипендии преподавания и обучения» в Технологическом университете Панамы. 2013;24» (PDF) . РИДТЕК . 9 (2).

[PUB00003577-2] Перейти обратно: ^а ^б Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж. (1994). «Семейства цистеиновых пептидаз». Протеолитические ферменты: сериновые и цистеиновые пептидазы . Методы энзимологии. Том. 244. стр. 461–86. дои : 10.1016/0076-6879(94)44034-4 . ISBN 978-0-12-182145-6 . ПМЦ 7172846 . ПМИД 7845226 .

[PUB00000522-3] Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж. (февраль 1993 г.). «Эволюционные семейства пептидаз» . Биохимический журнал . 290 (Часть 1) (Часть 1): 205–18. дои : 10.1042/bj2900205 . ПМЦ 1132403 . ПМИД 8439290 .

[PUB00000287-4] Себти С.М., ДеЛеон Дж.К., Лазо Дж.С. (июль 1987 г.). «Очистка, характеристика и аминокислотный состав легочной блеомицингидролазы кролика». Биохимия . 26 (14): 4213–9. дои : 10.1021/bi00388a006 . ПМИД 3117099 .

[PUB00015451-5] Ямамото Ю., Курата М., Ватабе С., Мураками Р., Такахаси С.Ю. (апрель 2002 г.). «Новые ингибиторы цистеиновых протеиназ, гомологичные прообластям цистеиновых протеиназ». Современная наука о белках и пептидах . 3 (2): 231–8. дои : 10.2174/1389203024605331 . ПМИД 12188906 .

[urlPapain_precursor_-_Carica_papaya_(Papaya)-6] «UniProt P00784: предшественник папаина – Carica papaya (Папайя)» . ЮниПротКБ.

[pmid2397208-7] Менар Р., Хури Х.Э., Плуфф С., Дюпрас Р., Риполь Д., Верне Т. и др. (июль 1990 г.). «Белково-инженерное исследование роли аспартата 158 в каталитическом механизме папаина». Биохимия . 29 (28): 6706–13. дои : 10.1021/bi00480a021 . ПМИД 2397208 .

[8] Шохен М., Хазанов Н., Альбек А. (декабрь 2009 г.). «Вызов парадигме: теоретические расчеты протонационного состояния каталитической диады Cys25-His159 в свободном папаине» . Белки . 77 (4): 916–26. дои : 10.1002/прот.22516 . ПМЦ 2767454 . ПМИД 19688822 .

[9] «Технический паспорт — Папаин» . Архивировано из оригинала 15 июля 2014 г. Проверено 8 августа 2010 г.

[10] «Папаин – селективные протеолитические ферменты» . Сигма-Олдрич . Проверено 2 августа 2020 г.

[11] Маити А.К., Ахлават С.С., Шарма Д.П., Ханна Н. (2008). «Применение натуральных размягчителей в мясе – обзор» (PDF) . Сельскохозяйственные обзоры . 29 (3): 226–30.

[pmid23493413-12] Чакраварти П., Ачарья С. (октябрь 2012 г.). «Эффективность удаления посторонних пятен с помощью нового средства для ухода за зубами, содержащего экстракты папаина и бромелайна» . Журнал молодых фармацевтов . 4 (4): 245–9. дои : 10.4103/0975-1483.104368 . ПМЦ 3573376 . ПМИД 23493413 .

[pmid18477426-13] Лопес MC, Маскарини RC, да Силва BM, Флорио FM, Basting RT (2007). «Влияние геля на основе папаина для химиомеханического удаления кариеса на прочность сцепления дентина с сдвигом» . Журнал стоматологии для детей . 74 (2): 93–7. ПМИД 18477426 .

[14] Берроуз Д.Л., Николаидес А., Райс П.Дж., Даффорк М., Джонсон Д.А., Ферслю К.Э. (июль 2005 г.). «Папаин: новый примесь мочи» . Журнал аналитической токсикологии . 29 (5): 275–95. дои : 10.1093/jat/29.5.275 . ПМИД 16105251 .

[doi:10.1039/C8TB00381E-15] Бавазер Л.А., Ихли Дж., Левенштейн М.А., Джукен Л.Дж., Мелдрам ФК, Макмиллан Д.Г. (июнь 2018 г.). «Ферментативно-контролируемый биомиметический синтез гибридных тонких пленок диоксида титана и белка» (PDF) . Журнал химии материалов Б. 6 (23): 3979–3988. дои : 10.1039/C8TB00381E . ПМИД 32254326 . S2CID 102894814 .

[16] Чан С.К., Бюрки А., Бонель Х.М., Беннекер Л.М., Гантенбейн-Риттер Б (март 2013 г.). «Модель дегенерации дисков, индуцированная папаином in vitro, для изучения инъекционной терапии студенистого ядра». Журнал позвоночника . 13 (3): 273–83. дои : 10.1016/j.spinee.2012.12.007 . ПМИД 23353003 .

[17] Робертс С., Менаж Дж., Сиван С., Урбан Дж. П. (февраль 2008 г.). «Бычья эксплантационная модель дегенерации межпозвонкового диска» . BMC Заболевания опорно-двигательного аппарата . 9 (1): 24. дои : 10.1186/1471-2474-9-24 . ПМК 2266744 . ПМИД 18298830 .

[urlwww.fda.gov-18] Шурен Дж (22 сентября 2008 г.). «Лекарственные препараты для местного применения, содержащие папаин; Даты принятия мер по обеспечению соблюдения» (PDF) . Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, Министерство здравоохранения и социальных служб. Архивировано из оригинала (PDF) 1 марта 2017 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

v т и Протеазы : цистеиновые протеазы ( EC 3.4.22 ).
Caspase	Caspase 1 Caspase 2 Caspase 3 Caspase 4 Caspase 5 Caspase 6 Caspase 7 Caspase 8 Caspase 9 Caspase 10 Caspase 12 Caspase 13 Caspase 14
Fruit-derived	Papain Ficain Bromelain Actinidain
Calpain	CAPN1 CAPN2 CAPN3 CAPN5 CAPN6 CAPN7 CAPN8 CAPN9 CAPN10 CAPN11 CAPN12 CAPN13 CAPN14 CAPNS1 CAPNS2
Cathepsin	B C F H K L1/L2 O S W Z
Other	Clostripain Cancer procoagulant Separase Autophagin Cruzipain 3C-like protease Gingipain R Gingipain K

v т и Ферменты
Activity	Active site Binding site Catalytic triad Oxyanion hole Enzyme promiscuity Diffusion-limited enzyme Cofactor Enzyme catalysis
Regulation	Allosteric regulation Cooperativity Enzyme inhibitor Enzyme activator
Classification	EC number Enzyme superfamily Enzyme family List of enzymes
Kinetics	Enzyme kinetics Eadie–Hofstee diagram Hanes–Woolf plot Lineweaver–Burk plot Michaelis–Menten kinetics
Types	EC1 Oxidoreductases (list) EC2 Transferases (list) EC3 Hydrolases (list) EC4 Lyases (list) EC5 Isomerases (list) EC6 Ligases (list) EC7 Translocases (list)