Желатаза
Желатиназы представляют собой ферменты, способные расщеплять желатин путем гидролиза , играя важную роль в деградации внеклеточного матрикса и ремоделировании тканей . Желатаназы представляют собой тип матриксных металлопротеиназ (ММП), семейства ферментов, которые зависят от цинка как кофактора и могут расщеплять части внеклеточного матрикса . [ 1 ] ММП имеют несколько подгрупп, включая желатиназу А ( ММП-2 ) и желатиназу В ( ММП-9 ). Желатиназам присвоены различные номера Комиссии по ферментам : желатиназа A использует номер 3.4.24.24, а желатиназа B использует номер 3.4.24.35, в котором первые три цифры одинаковы. Первая цифра 3 — это класс. Ферменты класса 3 — это гидролазы , ферменты, катализирующие реакции гидролиза, то есть расщепляющие связи в присутствии воды. Следующая цифра представляет подкласс 4, или протеазы , которые представляют собой ферменты, гидролизующие пептидные связи в белках. Следующим номером является подподкласс из 24, который состоит из металлоэндопептидаз , которые содержат ионы металлов в своих активных центрах, в данном случае цинка, которые помогают расщеплять пептидные связи. Последняя часть номера EC — это серийный номер, идентифицирующий конкретные ферменты внутри подкласса. 24 представляет собой желатиназу А, которая представляет собой металлопротеиназу, расщепляющую желатин и коллаген, а 35 представляет собой желатиназу В, которая гидролизует пептидные связи. [ 2 ]
Применение желатиназы у видов
[ редактировать ]Ферменты желатиназы можно обнаружить у ряда эукариот , включая млекопитающих и птиц; бактерии, включая Pseudomonas aeruginosa и Serratia marcescens ), и грибы , но могут иметь различия между видами, основанные на идентификации и функции типа желатиназы. У человека экспрессируемые желатиназы представляют собой матриксные металлопротеиназы MMP2 и MMP9 . [ 3 ] Кроме того, было доказано, что желатиназы A (MMP2) и B (MMP9) способствуют развитию новых кровеносных сосудов в роговицах крыс и кроликов при повреждении роговицы. Раны роговицы у этих грызунов могут привести к большей экспрессии и активности фермента. Желатаназа помогает ремоделировать поврежденный внеклеточный матрикс (EMC) путем удаления поврежденных белков матрикса (с помощью MMP-9), вызывая ангиогенный ответ или образование новых кровеносных сосудов. Это указывает на то, что происходит ремоделирование коллагена в репарационной ткани стромы роговицы с помощью желатиназ. [ 4 ]
Ферментный путь
[ редактировать ]Эти специфические протеазы используют гидролиз для расщепления желатина в два последовательных этапа. Первый производит полипептидные продукты, за ним следуют аминокислоты (обычно альфа-аминокислоты ). [ 5 ] Субстратом в данном случае является желатин , а продуктами — образовавшиеся полипептиды. Желатаза связывается с субстратом, желатином, благодаря специфичности связывающих взаимодействий на поверхности клетки. Катализ, связанный с ионом цинка и аминокислотными остатками, разрывает пептидные связи на полипептиды посредством расщепления. Полипептиды далее превращаются в аминокислоты, второй последовательный этап и продукт реакции. Дополнительные белки, такие как TIMP-2 и другие TIMP , действуют как ингибиторы, регулируя и контролируя ферментативный путь путем связывания с активным центром желатиназы, что предотвращает распад субстрата. [ 6 ]
Ассоциация клеточной поверхности
[ редактировать ]Желатиназы могут регулировать активацию и активность ферментов путем взаимодействия на поверхности клетки. Поверхностные белки регулируют такие функции, как локализация, ингибирование и интернализация. Связывание фермента с поверхностью приводит его в близкое соответствие с определенными субстратами в околоклеточном пространстве, чтобы регулировать функцию ММП. Локализация позволяет им разрушать определенные элементы ЭМС за счет тесной ассоциации с клеточной поверхностью. [ 7 ]
Кристаллические структуры
[ редактировать ]Желатиназы содержат каталитический домен (расположенный в С-концевой области), который необходим для ферментативной активности и гидролиза пептидных связей в молекулах субстрата. Этот домен содержит пять бета-цепей в скрученном бета-листе, связанном тремя альфа-спиралями . Активный сайт расположен между бета-цепью и альфа-спиралью, содержащей остатки гистидина , а другая спираль содержит остаток гистидина, образуя петли. Эти гистидины находятся по отношению к каталитическому иону цинка, играющему важную роль в катализе гидролиза пептидных связей в белках. Также в С-концевой области имеется гемопексиноподобный домен, который взаимодействует с частью клеточной мембраны. [ 8 ] Способствует специфичности, сродству и локализации фермента, состоит из четырех лезвий с антипараллельными бета-скрученными бета-листами. [ 9 ] Кроме того, существует фибронектин типа II (FNII), который важен для распознавания, сворачивания и опосредования взаимодействий желатина благодаря участию белок-белковых взаимодействий и имеет решающее значение для субстратной специфичности. FNII состоит из двух двухцепочечных антипараллельных бета-листов. Первичные структуры отдельных MMP могут иметь различный состав доменов, а расположение доменов и структур помогает сворачиванию и стабильности фермента, поскольку сворачивание способствует активности фермента.
Активные сайты
[ редактировать ]Некоторые из желатиназ представляют собой протеиназы, зависимые от цинка. Известные активные центры этих белков расположены в каталитических доменах и обычно содержат атом цинка в известном сайте, который важен для катализа. Активные центры также содержат остатки гистидина и глутамата , образующие каталитическую область активного центра, связывающего цинк. [ 10 ] Эти остатки координируются с ионом цинка для стабилизации и конформации. Этот активный центр способствует гидролизу пептидных связей в субстратах, таких как желатин и коллаген, за счет координации ионов цинка и аминокислотных остатков . Они также влияют на катализ желатиназы и связывание субстратов. [ 11 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Герлах, Ракель Ф.; Мескиари, Сезар А.; Маркаччини, Андреа М.; Палей, Ана CT; Сандрим, Валерия К.; Кавалли, Рикардо К.; Танус-Сантос, Хосе Э. (01 июля 2009 г.). «Положительные корреляции между уровнями металлопротеиназы матрикса (ММП)-2 или ММП-9 в сыворотке и плазме при болезненных состояниях» . Клиническая химия и лабораторная медицина . 47 (7): 888–891. дои : 10.1515/CCLM.2009.203 . ISSN 1437-4331 .
- ^ Уайт, Джон С.; Уайт, Дороти К. (10 июля 1997 г.). Справочник по ферментам . ЦРК Пресс. ISBN 978-0-8493-9470-6 .
- ^ «Желатиназа» . Медицинский словарь . Фарлекс и партнеры. 2009 . Проверено 4 августа 2023 г. - через The Free Dictionary.
- ^ Фини, М. Элизабет; Жирар, Мари Т.; Мацубара, Масао (28 мая 2009 г.). «Коллагенолитические/желатинолитические ферменты в заживлении ран роговицы» . Акта офтальмологическая . 70 (S202): 26–33. дои : 10.1111/j.1755-3768.1992.tb02165.x .
- ^ Экпеньонг М., Аситок А., Одей А., Антай С. (2016). «Продукция и кинетика активности желатиназы Serratia sp.SLO3» . Нигерийский журнал биопестицидов . 1 (1): 70–82 . Проверено 18 апреля 2024 г. - через ResearchGate.
- ^ Мерфи, Джиллиан; Дочерти, Эндрю Дж. П. (1992). «Матриксные металлопротеиназы и их ингибиторы» . Американский журнал респираторной клеточной и молекулярной биологии . 7 (2): 120–125. дои : 10.1165/ajrcmb/7.2.120 .
- ^ Фридман, Рафаэль; Тот, Марта; Чвыркова Ирина; Меруэ, Сами О.; Мобашеры, Шахриар (1 июня 2003 г.). «Ассоциация матриксной металлопротеиназы-9 (желатиназы B) на клеточной поверхности» . Обзоры рака и метастазов . 22 (2): 153–166. дои : 10.1023/A:1023091214123 . ISSN 1573-7233 .
- ^ Тордай, Хедвиг; Патти, Ласло (январь 1999 г.). «Сайт связывания с желатином второго домена типа II желатиназы A/MMP-2» . Европейский журнал биохимии . 259 (1–2): 513–518. дои : 10.1046/j.1432-1327.1999.00070.x . ISSN 0014-2956 .
- ^ Либсон, Эндрю М.; Гиттис, Апостол Г.; Коллиер, Иван Э.; Мармер, Барри Л.; Гольдберг, Грегори И.; Латтман, Итон Э. (ноябрь 1995 г.). «Кристаллическая структура гемопексиноподобного С-концевого домена желатиназы А» . Структурная биология природы . 2 (11): 938–942. дои : 10.1038/nsb1195-938 . ISSN 1545-9985 .
- ^ Фридман, Рафаэль; Тот, Марта; Чвыркова Ирина; Меруэ, Сами О.; Мобашеры, Шахриар (1 июня 2003 г.). «Ассоциация матриксной металлопротеиназы-9 (желатиназы B) на клеточной поверхности» . Обзоры рака и метастазов . 22 (2): 153–166. дои : 10.1023/A:1023091214123 . ISSN 1573-7233 .
- ^ Клейфельд О., Ван ден Стин П.Е., Френкель А., Ченг Ф., Цзян Х.Л., Опденаккер Г., Саги И. (ноябрь 2000 г.). «Структурная характеристика каталитического активного центра латентной и активной природной желатиназы B нейтрофилов человека» . Журнал биологической химии . 275 (44): 34335–34343. дои : 10.1074/jbc.M005714200 . ПМИД 10938090 .
