Энтеропептидаза
| энтеропептидаза | |||
|---|---|---|---|
 Кристаллическая структура энтеропептидазы с ингибитор | |||
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 3.4.21.9 | ||
| Номер CAS. | 9014-74-8 | ||
| 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 | ||
| Генная онтология | АмиГО / QuickGO | ||
| |||
| протеаза, серин, 7 (энтеропептидаза) | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | ТМПРСС15 | ||
| ген NCBI | 5651 | ||
| HGNC | 9490 | ||
| МОЙ БОГ | 606635 | ||
| RefSeq | НМ_002772 | ||
| ЮниПрот | P98073 | ||
| Другие данные | |||
| Локус | Хр. 21 q21 | ||
| |||
Энтеропептидаза (также называемая энтерокиназой ) представляет собой фермент, вырабатываемый клетками двенадцатиперстной кишки и участвующий в пищеварении у человека и других животных. Энтеропептидаза превращает трипсиноген ( зимоген ) в его активную форму трипсин , что приводит к последующей активации поджелудочной железы пищеварительных ферментов . [1] [2] Отсутствие энтеропептидазы приводит к нарушению кишечного пищеварения. [3]
Энтеропептидаза представляет собой сериновую протеазу ( EC 3.4.21.9 ), состоящую из дисульфидной связанной тяжелой цепи массой 82–140 кДа, которая закрепляет энтерокиназу в мембране щеточной каймы кишечника , и легкой цепи массой 35–62 кДа, содержащей каталитическую субъединицу. [4] Энтеропептидаза является частью клана сериновых протеаз химотрипсина и структурно подобна этим белкам. [5]
Историческое значение
[ редактировать ]Энтеропептидаза была открыта Иваном Павловым , который был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине 1904 года за исследования физиологии желудочно-кишечного тракта . Это первый известный фермент, активирующий другие ферменты, и он остается замечательным примером того, как сериновые протеазы были созданы для регулирования метаболических путей. [6] Инертная функция пищеварительных ферментов в поджелудочной железе была известна по сравнению с их мощной активностью в кишечнике , но причина этого различия была неизвестна. В 1899 г. ученик Павлова Н. П. Щеповальников показал, что секрет двенадцатиперстной кишки собак резко стимулирует пищеварительную активность ферментов поджелудочной железы, особенно трипсиногена. Действующее начало было признано особым ферментом в кишечнике, который мог активировать другие ферменты. Павлов назвал ее энтерокиназой. Спор о том, является ли энтерокиназа кофактором или ферментом, был разрешен Куницем, который показал, что активация трипсиногена энтерокиназой носит каталитический характер. В 1950-х годах было показано, что трипсиноген крупного рогатого скота активируется автокаталитически путем расщепления N-концевого гексапептида . [7] Более точное название IUBMB «энтеропептидаза» существует с 1970 года. Однако первоначальное название «энтерокиназа» имеет долгую историю и до сих пор широко используется. [8]
Структура фермента
[ редактировать ]II типа Энтеропептидаза представляет собой трансмембранную сериновую протеазу двенадцатиперстной и тощей кишки (TTSP), локализованную на щеточной кайме слизистой оболочки и синтезируемую в виде зимогена, проэнтеропептидазы , которая требует активации дуоденазой или трипсином. [9] TTSP синтезируются в виде одноцепочечных зимогенов с N-концевыми пропептидными последовательностями различной длины. Эти ферменты активируются путем расщепления на карбоксильной стороне остатков лизина или аргинина, присутствующих в высококонсервативном мотиве активации. Предполагается, что после активации TTSP остаются связанными с мембраной посредством консервативной дисульфидной связи, соединяющей про- и каталитические домены. [10]
В случае энтеропептидазы крупного рогатого скота первичный продукт трансляции содержит 1035 остатков с ожидаемой массой 114,9 кДа. [11] Обнаруженная кажущаяся масса около 160 кДа соответствует указанному содержанию углеводов 30-40%, с равным количеством нейтральных и аминосахаров . [12] [13] Сайт активации расщепления после Lys800 расщепляет тяжелые и легкие цепи зрелой энтеропептидазы крупного рогатого скота. Имеется 17 потенциальных сайтов N-связанного гликозилирования в тяжелой цепи и три в легкой цепи; большинство из них сохранились у других видов. Тяжелая цепь имеет гидрофобный участок вблизи N-конца, который поддерживает трансмембранный якорь. [14] [15] Тяжелая цепь влияет на специфичность энтеропептидазы. Нативная энтеропептидаза устойчива к ингибитору трипсина сои. Однако изолированная легкая цепь является тонкой, даже если она получена путем ограниченного восстановления природного белка. [16] или путем мутагенеза и экспрессии в клетках COS . [17] Нативная энтеропептидаза и выделенная легкая цепь обладают сходной активностью в отношении Gly-(Asp)4-Lys-NHNap, но изолированная легкая цепь имеет явно сниженную активность в отношении трипсиногена. Аналогичный селективный дефект распознавания трипсиногена может быть получен в двухцепочечной энтеропептидазе путем нагревания или ацетилирования. [18] Такое поведение подразумевает, что каталитический центр и один или несколько вторичных сайтов связывания субстрата необходимы для оптимального распознавания трипсиногена.
Активность
[ редактировать ]Несмотря на свое альтернативное название (энтерокиназа), энтеропептидаза представляет собой сериновую протеазу, которая катализирует гидролиз пептидных связей в белках и, в отличие от других киназ , не катализирует перенос фосфатных групп. Энтеропептидаза проявляет трипсиноподобную активность , расщепляя белки после лизина в определенном месте расщепления ( Asp -Asp-Asp-Asp-Lys). [19] Это расщепление приводит к трипсинезависимой активации других ферментов поджелудочной железы, таких как химотрипсиноген, проэластаза, прокарбоксипептидаза и пролипаза, в просвете кишечника. [20] Поскольку прообласть трипсиногена содержит эту последовательность, энтеропептидаза катализирует ее активацию in vivo :
трипсиноген → трипсин + прорегион ( Val -Asp-Asp-Asp-Asp-Lys)
Значимость генетики и болезней
[ редактировать ]У человека энтеропептидаза кодируется геном TMPRSS15 (также известным как ENTK, а ранее как PRSS7 ) на хромосоме 21q21 . Некоторые бессмысленные мутации и мутации со сдвигом рамки считывания в этом гене приводят к редкому рецессивному заболеванию, характеризующемуся тяжелым нарушением нормального развития у больных младенцев из-за дефицита энтеропептидазы. [21] Экспрессия мРНК энтеропептидазы ограничена проксимальным отделом тонкой кишки, а белок обнаруживается в энтероцитах двенадцатиперстной и проксимальной части тощей кишки. При секреции из поджелудочной железы в двенадцатиперстную кишку трипсиноген встречает энтеропептидазу и активируется. Затем трипсин расщепляет и активирует другие зимогены сериновых протеаз поджелудочной железы (химотрипсиноген и проэластазы), зимогены металлопротеаз (прокарбоксипептидазы) и пролипазы. Посредством этого простого двухэтапного каскада разрушительная активность пищеварительных гидролаз ограничивается просветом кишечника. Физиологическое значение этого пути подтверждается тяжелой кишечной мальабсорбцией, вызванной врожденным дефицитом энтеропептидазы. [22] [23] Это состояние может быть опасным для жизни, но поддается пероральному приему экстракта поджелудочной железы.
Приложения
[ редактировать ]Специфичность энтеропептидазы делает ее идеальным инструментом в биохимических приложениях; слитый белок, содержащий С-концевую аффинную метку (такую как поли- Гис ), связанную этой последовательностью, может быть расщеплен энтеропептидазой с получением целевого белка после очистки белка . [19] Напротив, N-концевая про-последовательность протеаз, которая должна быть расщеплена перед активацией, может быть мутирована, чтобы обеспечить активацию энтеропептидазой. [24]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Куниц М. (март 1939 г.). «Образование трипсина из кристаллического трипсиногена с помощью энтерокиназы» . Дж. Генерал Физиол . 22 (4): 429–46. дои : 10.1085/jgp.22.4.429 . ПМК 2141988 . ПМИД 19873112 .
- ^ Киль Б (1971). «Трипсин». В Бойере PS (ред.). Ферменты, 3: Гидролиз — пептидные связи . Амстердам: Эльзевир. стр. 249–75. ISBN 978-0-12-122703-6 .
- ^ Лайт А, Янска Х (14 марта 1989 г.). «Энтерокиназа (энтеропептидаза): сравнительные аспекты». Тенденции биохимии. Наука . 14 (3): 110–2. дои : 10.1016/0968-0004(89)90133-3 . ПМИД 2658218 .
- ^ Хуан Л., Жуань Х., Гу В., Сюй З., Цен П., Фань Л. (2007). «Функциональная экспрессия и очистка легкой цепи бычьей энтерокиназы в рекомбинантной Escherichia coli». Подготов. Биохим. Биотехнология . 37 (3): 205–17. дои : 10.1080/10826060701386695 . ПМИД 17516250 . S2CID 25387669 .
- ^ Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж. (февраль 1993 г.). «Эволюционные семейства пептидаз» . Биохим. Дж . 290 (1): 205–18. дои : 10.1042/bj2900205 . ПМЦ 1132403 . ПМИД 8439290 .
- ^ Лу Д., Фюттерер К., Королев С., Чжэн Х, Тан К., Ваксман Г., Сэдлер Дж.Э. (17 сентября 1999 г.). «Кристаллическая структура комплекса легкой цепи энтеропептидазы с аналогом пептида активации трипсиногена». Дж Мол Биол . 292 (2): 361–73. дои : 10.1006/jmbi.1999.3089 . ПМИД 10493881 .
- ^ Ямашина И. (май 1956 г.). «Действие энтерокиназы на трипсиноген» (PDF) . Биохим Биофиз Акта . 20 (2): 433–4. дои : 10.1016/0006-3002(56)90329-8 . ПМИД 13328891 .
- ^ Роулингс Н.Д., Салвесен Г. (2013). Справочник по протеолитическим ферментам (3-е изд.). Академическая пресса. ISBN 978-0-12-382219-2 . Проверено 20 февраля 2014 г.
- ^ Замолодчикова Т.С., Соколова Е.А., Лу Д., Садлер Дж.Е. (28 января 2000 г.). «Активация рекомбинантной проэнтеропептидазы дуоденазой» . ФЭБС Летт . 466 (2–3): 295–9. дои : 10.1016/s0014-5793(00)01092-9 . ПМИД 10682847 . S2CID 254189 .
- ^ Хупер Дж.Д., Клементс Дж.А., Куикли Дж.П., Antalis TM (12 января 2001 г.). «Трансмембранные сериновые протеазы типа II. Понимание нового класса протеолитических ферментов клеточной поверхности» . J Биол Хим . 276 (2): 857–60. дои : 10.1074/jbc.r000020200 . ПМИД 11060317 .
- ^ Китамото Ю, Юань Х, Ву Ц, МакКорт Д.В., Сэдлер Дж.Е. (2 августа 1994 г.). «Энтерокиназа, инициатор кишечного пищеварения, представляет собой мозаичную протеазу, состоящую из особого набора доменов» . Proc Natl Acad Sci США . 91 (16): 7588–92. Бибкод : 1994PNAS...91.7588K . дои : 10.1073/pnas.91.16.7588 . ПМК 44447 . ПМИД 8052624 .
- ^ Андерсон Л.Е., Уолш К.А., Нейрат Х. (26 июля 1977 г.). «Бычья энтерокиназа. Очистка, специфичность и некоторые молекулярные свойства». Биохимия . 16 (15): 3354–60. дои : 10.1021/bi00634a011 . ПМИД 889800 .
- ^ Лиепниекс Ю.-Й., Лайт А (10 марта 1979 г.). «Получение и свойства бычьей энтерокиназы» . J Биол Хим . 254 (5): 1677–83. дои : 10.1016/S0021-9258(17)37826-2 . ПМИД 762166 .
- ^ Фонсека П., Лайт А (10 марта 1983 г.). «Включение бычьей энтерокиназы в восстановленные фосфолипидные везикулы сои» . J Биол Хим . 258 (5): 3069–74. дои : 10.1016/S0021-9258(18)32831-X . ПМИД 6338012 .
- ^ Лу Д., Юань X, Чжэн X, Сэдлер Дж. Э. (12 декабря 1997 г.). «Бычья проэнтероптидаза активируется трипсином, а специфичность энтеропептидазы зависит от тяжелой цепи» . J Биол Хим . 272 (50): 31293–300. дои : 10.1074/jbc.272.50.31293 . ПМИД 9395456 .
- ^ Лайт А, Фонсека П (10 ноября 1984 г.). «Получение и свойства каталитической субъединицы бычьей энтерокиназы» . J Биол Хим . 259 (21): 13195–8. дои : 10.1016/S0021-9258(18)90676-9 . ПМИД 6386810 .
- ^ ЛаВалли Э.Р., Рехемтулла А., Рэйси Л.А., ДиБлазио Э.А., Ференц С., Грант К.Л., Лайт А., Маккой Дж.М. (5 ноября 1993 г.). «Клонирование и функциональная экспрессия кДНК, кодирующей каталитическую субъединицу бычьей энтерокиназы» . J Биол Хим . 268 (31): 23311–7. дои : 10.1016/S0021-9258(19)49464-7 . PMID 8226855 .
- ^ Баратти Дж., Мару С. (8 декабря 1976 г.). «О каталитических и связывающих сайтах свиной энтеропептидазы». Биохим Биофиз Акта . 452 (2): 488–96. дои : 10.1016/0005-2744(76)90199-6 . ПМИД 12810 .
- ^ Jump up to: а б Терпе К (2003). «Обзор слияний белков-меток: от молекулярных и биохимических основ до коммерческих систем» (PDF) . Appl Microbiol Biotechnol . 60 (5): 523–33. дои : 10.1007/s00253-002-1158-6 . ПМИД 12536251 . S2CID 206934268 .
- ^ Куниц М., Нортроп Дж. Х. (20 июля 1936 г.). «Выделение из поджелудочной железы говядины кристаллического трипсиногена, трипсина, ингибитора трипсина и соединения ингибитор-трипсин» . J Gen Physiol . 19 (6): 991–1007. дои : 10.1085/jgp.19.6.991 . ПМК 2141477 . ПМИД 19872978 .
- ^ Хольцингер А., Майер Э.М., Бюк С., Майерхофер П.У., Капплер М., Хаворт Дж.К., Мороз С.П., Хадорн Х.Б., Садлер Дж.Е., Рошер А.А. (январь 2002 г.). «Мутации в гене проэнтеропептидазы являются молекулярной причиной врожденного дефицита энтеропептидазы» . Являюсь. Дж. Хум. Жене . 70 (1): 20–5. дои : 10.1086/338456 . ПМЦ 384888 . ПМИД 11719902 .
- ^ Хадорн Б., Тарлоу М.Дж., Ллойд Дж.К., Вольф О.Г. (19 апреля 1969 г.). «Кишечная недостаточность энтерокиназы». Ланцет . 1 (7599): 812–3. дои : 10.1016/s0140-6736(69)92071-6 . ПМИД 4180366 .
- ^ Хаворт Дж.С., Горли Б., Хадорн Б., Сумида С. (март 1971 г.). «Нарушение всасывания и роста из-за дефицита кишечной энтерокиназы». Ж. Педиатр . 78 (3): 481–90. дои : 10.1016/s0022-3476(71)80231-7 . ПМИД 4322674 .
- ^ Ван З.М., Рубин Х., Шехтер Н.М. (ноябрь 1995 г.). «Производство активной рекомбинантной человеческой химазы из конструкции, содержащей сайт расщепления энтерокиназой трипсиногена вместо нативной пропептидной последовательности». Биол Хим Хоппе-Сейлер . 376 (11): 681–84. дои : 10.1515/bchm3.1995.376.11.681 . ПМИД 8962677 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Энтеропептидаза Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
