| Цистеинпептидаза, клан CA | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Кристаллическая структура папаина цистеинпептидазы в комплексе с его ковалентным ингибитором Е-64. Вынесено из PDB : 1PE6 | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Пептидаза_C1 | ||||||||
| Pfam | PF00112 | ||||||||
| Клан пфам | CL0125 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR000668 | ||||||||
| УМНАЯ | SM00645 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00126 | ||||||||
| МЕРОПЫ | C1 | ||||||||
| SCOP2 | 1aec / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| OPM суперсемейство | 355 | ||||||||
| Белок OPM | 1м6д | ||||||||
| |||||||||
Цистеиновые протеазы , также известные как тиоловые протеазы , представляют собой ферменты , разрушающие белки . Эти протеазы имеют общий каталитический механизм, который включает нуклеофильный цистеин- тиол в каталитической триаде или диаде.
Цистеиновые протеазы обычно встречаются во фруктах, включая папайю , ананас , инжир и киви . Доля протеазы обычно выше, когда плоды незрелые. Фактически, десятки латексов разных семейств растений содержат цистеиновые протеазы. [1] Цистеиновые протеазы используются в качестве ингредиентов в размягчителях мяса.
Классификация [ править ]
Система классификации протеаз MEROPS насчитывает 14 суперсемейств плюс несколько неназначенных семейств (по состоянию на 2013 г.), каждое из которых содержит множество семейств . Каждое надсемейство использует каталитическую триаду или диаду в другом белке сложить и так представлять сходящуюся эволюцию от каталитического механизма .
Для суперсемейства P указывает суперсемейство, содержащее смесь семейств классов нуклеофилов , а C указывает чисто цистеиновые протеазы. надсемейство. Внутри каждого суперсемейства семейства обозначаются их каталитическими нуклеофилами (C обозначает цистеиновые протеазы).
Семейства цистеиновых протеаз Надсемейство Семьи Примеры CA C1, C2, 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 ( Carica papaya ) [2] бромелайн ( Ananas comosus ), катепсин K ( печеночник ) [3] и кальпаин ( Homo sapiens ) [4] CD C11, C13, C14, C25, C50, C80, C84 Каспаза-1 ( Rattus norvegicus ) и сепараза ( Saccharomyces cerevisiae ) CE C5, C48, C55, C57, C63, C79 Аденаин ( аденовирус человека 2 типа) CF C15 Пироглутамилпептидаза I ( Bacillus amyloliquefaciens ) CL C60, C82 Сортаза А ( золотистый стафилококк ) СМ C18 Вирус гепатита С пептидазы 2 ( вирус гепатита С ) CN C9 Синдбис вирус типа NSP2 пептидазы ( Синдбис вирус ) CO C40 Дипептидилпептидаза VI ( Lysinibacillus sphaericus ) CP C97 Пептидаза DeSI-1 ( Mus musculus ) PA C3 , C4 , C24, C30 , C37, C62, C74, C99 Протеаза TEV ( вирус травления табака ) PB C44, C45, C59, C69, C89, C95 Предшественник амидофосфорибозилтрансферазы ( Homo sapiens ) ПК C26, C56 Гамма-глутамилгидролаза ( Rattus norvegicus ) PD C46 Протеин ежа ( Drosophila melanogaster ) PE P1 Аминопептидаза DmpA ( Ochrobactrum anthropi ) неназначенный C7, C8, C21, C23, C27, C36, C42, C53, C75
Каталитический механизм [ править ]
Первый шаг в механизме реакции , с помощью которого цистеиновых протеазы катализируют гидролиз пептидных связей является де протонированием из тиола в ферменте «ов активного сайта смежной аминокислоты с основной боковой цепью , как правило, гистидином остатком. Следующим шагом является нуклеофильная атака анионной серы депротонированного цистеина на карбонильный углерод субстрата . На этом этапе фрагмент субстрата высвобождается с аминным концом, остаток гистидина в протеазе восстанавливается до своей депротонированной формы, и образуется промежуточный тиоэфир, связывающий новый карбокси-конец субстрата с тиолом цистеина . Поэтому их также иногда называют тиоловыми протеазами. Затем тиоэфирная связь гидролизуется с образованием фрагмента карбоновой кислоты на оставшемся фрагменте субстрата при регенерации свободного фермента.
Биологическое значение [ править ]
Цистеиновые протеазы играют многогранную роль практически во всех аспектах физиологии и развития. У растений они важны для роста и развития, а также для накопления и мобилизации запасных белков, таких как семена. Кроме того, они участвуют в сигнальных путях и в ответе на биотические и абиотические стрессы. [5] У людей и других животных они ответственны за старение и апоптоз (запрограммированную гибель клеток), иммунные ответы MHC класса II , обработку прогормонов и ремоделирование внеклеточного матрикса, важные для развития костей. Способность макрофагови другие клетки для мобилизации эластолитических цистеиновых протеаз на свои поверхности в специализированных условиях также могут приводить к ускоренной деградации коллагена и эластина в участках воспаления при таких заболеваниях , как атеросклероз и эмфизема . [6] Некоторые вирусы (например, полиомиелит и гепатит С ) экспрессируют весь свой геном как единый массивный полипротеин и используют протеазу для его расщепления на функциональные единицы (например, протеаза вируса травления табака ).
Регламент [ править ]
Протеазы обычно синтезируются в виде больших белков-предшественников, называемых зимогенами , таких как предшественники сериновой протеазы, трипсиноген и химотрипсиноген , и предшественник аспарагиновой протеазы пепсиноген . Протеаза активируется удалением ингибирующего сегмента или белка. Активация происходит, когда протеаза доставляется в конкретный внутриклеточный компартмент (например, лизосому ) или внеклеточную среду (например, в желудок ). Эта система предотвращает повреждение клетки , вырабатывающей протеазу.
Ингибиторы протеазы обычно представляют собой белки с доменами, которые входят или блокируют активный сайт протеазы, чтобы предотвратить доступ к субстрату . При конкурентном ингибировании ингибитор связывается с активным центром, предотвращая таким образом взаимодействие фермент-субстрат. При неконкурентном ингибировании ингибитор связывается с аллостерическим сайтом , который изменяет активный сайт и делает его недоступным для субстрата.
Примеры ингибиторов протеазы включают:
- Серпины
- Стефинс
- ИПД
Использует [ редактировать ]
Возможные фармацевтические препараты [ править ]
В настоящее время нет широкого использования цистеиновых протеаз в качестве одобренных и эффективных противогельминтных средств, но исследование этого предмета является многообещающей областью исследований. Было обнаружено, что цистеиновые протеазы растений, выделенные из этих растений, обладают высокой протеолитической активностью, которая, как известно, переваривает кутикулу нематод , с очень низкой токсичностью. [7] Сообщалось об успешных результатах против нематод, таких как Heligmosomoides bakeri , Trichinella spiralis , Nippostrongylus brasiliensis , Trichuris muris и Ancylostoma ceylanicum ; цепень Rodentolepis microstoma и паразит свиного скребня Macracanthorynchus hirundinaceus . [8] Полезным свойством цистеиновых протеаз является устойчивость к кислотному перевариванию, что позволяет принимать их перорально . Они обеспечивают механизм действия, альтернативный существующим глистогонным средствам, и развитие резистентности считается маловероятным, поскольку для этого потребуется полное изменение структуры кутикулы гельминта .
В некоторых традиционных лекарствах плоды или латекс папайи, ананаса и инжира широко используются для лечения кишечных глистных инфекций как у людей, так и у домашнего скота .
Другое [ править ]
Цистеиновые протеазы используются в качестве кормовых добавок для домашнего скота для улучшения усвояемости белков и нуклеиновых кислот. [9]
См. Также [ править ]
- Протеаза
- Сериновая протеаза
- Треониновая протеаза
- Аспарагиновая протеаза
- Металлопротеиназа
- Фермент
- Протеолиз
- Каталитическая триада
- Конвергентная эволюция
- Клан ПА
- Карта протеолиза
- Ингибитор протеазы (фармакология)
- Ингибитор протеазы (биология)
- TopFIND - база данных специфичности протеаз, субстратов, продуктов и ингибиторов
- MEROPS - база данных эволюционных групп протеаз
Ссылки [ править ]
- ^ Domsalla A, Melzig MF (июнь 2008). «Встречаемость и свойства протеаз в латексах растений» . Planta Med . 74 (7): 699–711. DOI : 10,1055 / с-2008-1074530 . PMID 18496785 .
- ^ Митчел, RE; Чайкен, И.М.; Смит, EL (1970). «Полная аминокислотная последовательность папаина. Дополнения и исправления». Журнал биологической химии . 245 (14): 3485–92. PMID 5470818 .
- ^ Sierocka, I; Козловский, Л.П .; Bujnicki, JM; Ярмоловски, А; Szweykowska-Kulinska, Z (2014). «Специфическая для самок экспрессия гена в печеночнике двудомной Pellia endiviifolia регулируется в процессе развития и связана с производством архегоний» . BMC Plant Biology . 14 : 168. DOI : 10,1186 / 1471-2229-14-168 . PMC 4074843 . PMID 24939387 .
- ^ Соримачи, H; Оми, S; Эмори, Y; Кавасаки, H; Сайдо, ТК; Оно, S; Минами, Y; Судзуки, К. (1990). «Новый член семейства кальций-зависимых цистеиновых протеаз». Биологическая химия Хоппе-Зейлер . 371 Дополнение: 171–6. PMID 2400579 .
- ^ Grudkowska M, Zagdańska B (2004). «Многофункциональная роль цистеиновых протеиназ растений» (PDF) . Acta Biochim. Pol . 51 (3): 609–24. DOI : 10,18388 / abp.2004_3547 . PMID 15448724 .
- ^ Chapman HA, Ризе RJ, Shi GP (1997). «Новые роли цистеиновых протеаз в биологии человека». Анну. Rev. Physiol . 59 : 63–88. DOI : 10.1146 / annurev.physiol.59.1.63 . PMID 9074757 .
- ^ Stepek G, Behnke JM, Баттл DJ, дуче IR (июль 2004). «Натуральные растительные цистеиновые протеиназы как глистогонки?». Trends Parasitol . 20 (7): 322–7. DOI : 10.1016 / j.pt.2004.05.003 . PMID 15193563 .
- ^ Behnke JM, Баттл DJ, Stepek G, Lowe A, дуче IR (2008). «Разработка новых глистогонных средств из растительных цистеиновых протеиназ» . Векторы паразитов . 1 (1): 29. DOI : 10,1186 / 1756-3305-1-29 . PMC 2559997 . PMID 18761736 .
- ↑ О'Киф, Терренс (6 апреля 2012 г.). «Ферменты протеазы улучшают усвояемость аминокислот» . Wattagnet . Проверено 6 января 2018 .
Внешние ссылки [ править ]
- Merops онлайновой базы данных для пептидазы и их ингибиторов: цистеин пептидаза
- Цистеин + эндопептидазы в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)
