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).
Каталитический механизм
[ редактировать ]
с помощью которого цистеиновые протеазы катализируют гидролиз пептидных связей, является DE протонирование тиола Первым этапом в механизме реакции , в активном 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. тиоэфира фрагмента Впоследствии связь гидролизуется для генерации 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 шпилька Rodentolepis и 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)
