Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Энтерокиназы )
Перейти к навигации Перейти к поиску
энтеропептидаза
1EKB.png
Идентификаторы
Номер ЕС3.4.21.9
Количество CAS9014-74-8
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
BRENDABRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmigo / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки
протеаза, серин, 7 (энтеропептидаза)
Идентификаторы
СимволTMPRSS15
Ген NCBI5651
HGNC9490
OMIM606635
RefSeqNM_002772
UniProtP98073
Прочие данные
LocusChr. 21 q21
Ищи
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

Энтеропептидаза (также называемая энтерокиназой ) - это фермент, вырабатываемый клетками двенадцатиперстной кишки и участвующий в пищеварении у людей и других животных. Энтеропептидаза превращает трипсиноген ( зимоген ) в его активную форму трипсин , что приводит к последующей активации пищеварительных ферментов поджелудочной железы . [1] [2] Отсутствие энтеропептидазы приводит к нарушению пищеварения в кишечнике. [3]

Энтеропептидаза представляет собой сериновую протеазу ( EC 3.4.21.9 ), состоящую из тяжелой цепи с дисульфидной связью 82–140 кДа, которая закрепляет энтерокиназу в мембране щеточной каймы кишечника, и легкой цепи 35–62 кДа, содержащей каталитическую субъединицу. [4] Энтеропептидаза является частью химотрипсинового клана сериновых протеаз и структурно сходна с этими белками. [5]

Историческое значение [ править ]

Энтеропептидаза была открыта Иваном Павловым , которому в 1904 году была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине 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 году ученик Павлова Н.П. Щеповальников продемонстрировал, что собачийсекреция двенадцатиперстной кишки резко стимулировала пищеварительную активность ферментов поджелудочной железы, особенно трипсиногена. Активное начало было признано особым ферментом в кишечнике, который может активировать другие ферменты. Павлов назвал его энтерокиназой. Спор о том, является ли энтерокиназа кофактором или ферментом, разрешил Куниц, который показал, что активация трипсиногена энтерокиназой является каталитической. В 1950-х годах было показано, что трипсиноген крупного рогатого скота активируется автокаталитически за счет расщепления N-концевого гексапептида . [7] Более точное название энтеропептидазы IUBMB существует с 1970 года. Однако первоначальное название «энтерокиназа» имеет долгую историю и до сих пор широко используется. [8]

Структура фермента [ править ]

Энтеропептидаза представляет собой трансмембранную сериновую протеазу типа II (TTSP), локализованную на щеточной кайме слизистой оболочки двенадцатиперстной и тощей кишки и синтезируемую в виде зимогена, проэнтеропептидазы , который требует активации дуоденазой или трипсином. [9] TTSP синтезируются как одноцепочечные зимогены с N-концевыми пропептидными последовательностями разной длины. Эти ферменты активируются расщеплением на карбоксильной стороне остатков лизина или аргинина, присутствующих в высококонсервативном мотиве активации. Предполагается, что после активации TTSP остаются связанными с мембраной за счет консервативной дисульфидной связи, связывающей про- и каталитические домены. [10]

В случае энтеропептидазы крупного рогатого скота первичный продукт трансляции включает 1035 остатков с ожидаемой массой 114,9 кДа. [11] Обнаруженная кажущаяся масса около 160 кДа соответствует указанному содержанию углеводов 30-40% с равными количествами нейтрального и аминосахара. [12] [13] Сайт активационного расщепления после того, как Lys800 расщепляет тяжелую и легкую цепи зрелой энтеропептидазы крупного рогатого скота. Существует 17 потенциальных сайтов N-связанного гликозилирования в тяжелой цепи и три в легкой цепи; большинство из них сохранено у других видов. Тяжелая цепь имеет гидрофобный участок около N-конца, который поддерживает трансмембранный якорь. [14] [15]Тяжелая цепь влияет на специфичность энтеропептидазы. Нативная энтеропептидаза устойчива к ингибитору трипсина сои. Однако выделенная легкая цепь является тонкой, независимо от того, получена ли она 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 у изолированной легкой цепи явно снижена активность в отношении трипсиногена. Аналогичный селективный дефект в распознавании трипсиногена может быть получен в двухцепочечной энтеропептидазе при нагревании или ацетилировании. [18] Такое поведение подразумевает, что каталитический центр и один или несколько вторичных сайтов связывания субстрата важны для оптимального распознавания трипсиногена.

Энтеропептидаза человека - легкая цепь

Деятельность [ править ]

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 конкретном сайте расщепления ( Asp -Asp-Asp-Asp- Lys ). [19] Это расщепление приводит к трипс-независимой активации других зимогенов поджелудочной железы, таких как химотрипсиноген, проэластаза, прокарбоксипептидаза и пролипаза в просвете кишечника. [20] Поскольку про-область трипсиногена содержит эту последовательность, энтеропептидаза катализирует ее активацию in vivo.:

трипсиноген → трипсин + про-регион ( Val - Asp -Asp-Asp-Asp- Lys )

Актуальность генетики и болезни [ править ]

В организме человека, энтеропептидаза кодируются TMPRSS15 ген (также известный как ENTK, и ранее как PRSS7 ) на хромосоме 21q21 . Некоторые бессмысленные мутации и мутации сдвига рамки считывания в этом гене приводят к редкому рецессивному заболеванию, характеризующемуся тяжелой недостаточностью развития у пораженных младенцев из-за недостаточности энтеропептидазы. [21]Экспрессия мРНК энтеропептидазы ограничена проксимальным отделом тонкой кишки, а белок обнаружен в энтероцитах двенадцатиперстной кишки и проксимальном отделе тощей кишки. При секреции 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 двухступенчатого каскада деструктивная активность этих пищеварительных гидролаз ограничивается просветом кишечника. Физиологическое значение этого пути демонстрируется тяжелой кишечной мальабсорбцией, вызванной врожденной недостаточностью энтеропептидазы. [22] [23] Это состояние может быть опасным для жизни, но поддается пероральному добавлению экстракта поджелудочной железы.

Приложения [ править ]

Специфичность энтеропептидазы делает ее идеальным инструментом для биохимических применений; слитый белок, содержащий С-концевую аффинную метку (такую ​​как поли- His ), связанную этой последовательностью, может быть расщеплен энтеропептидазой для получения целевого белка после очистки белка . [19] Напротив, N-концевая пропоследовательность протеаз, которая должна быть расщеплена перед активацией, может быть мутирована, чтобы сделать возможной активацию энтеропептидазой. [24]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Кунитец M (март 1939). «Образование трипсина из кристаллического трипсиногена с помощью энтерокиназы» . J. Gen. Physiol . 22 (4): 429–46. DOI : 10,1085 / jgp.22.4.429 . PMC  2141988 . PMID  19873112 .
  2. Перейти ↑ Kiel B (1971). «Трипсин». В Бойе PS (ред.). Ферменты, 3: гидролиз - пептидные связи . Амстердам: Эльзевир. С. 249–75. ISBN 978-0-12-122703-6.
  3. ↑ Light A, Janska H (14 марта 1989 г.). «Энтерокиназа (энтеропептидаза): сравнительные аспекты». Trends Biochem. Sci . 14 (3): 110–2. DOI : 10.1016 / 0968-0004 (89) 90133-3 . PMID 2658218 . 
  4. ^ Хуан Л., Жуань Х, Гу В, Сюй З, Цен П, Фан Л (2007). «Функциональная экспрессия и очистка легкой цепи бычьей энтерокиназы в рекомбинантной Escherichia coli». Prep. Биохим. Biotechnol . 37 (3): 205–17. DOI : 10.1080 / 10826060701386695 . PMID 17516250 . S2CID 25387669 .  
  5. Перейти ↑ Rawlings ND, Barrett AJ (февраль 1993 г.). «Эволюционные семейства пептидаз» . Биохим. Дж . 290 (1): 205–18. DOI : 10.1042 / bj2900205 . PMC 1132403 . PMID 8439290 .  
  6. ^ Лу Д, Fütterer К, Королев S, Чжэн Х, Тан К, G Ваксман, Сэдлер JE (17 сентября 1999). «Кристаллическая структура комплекса легкой цепи энтеропептидазы с аналогом пептида активации трипсиногена». J Mol Biol . 292 (2): 361–73. DOI : 10.1006 / jmbi.1999.3089 . PMID 10493881 . 
  7. ^ Ямасина I. (май 1956 г.). «Действие энтерокиназы на трипсиноген» (PDF) . Biochim Biophys Acta . 20 (2): 433–4. DOI : 10.1016 / 0006-3002 (56) 90329-8 . PMID 13328891 .  
  8. ^ Роулингс, Нил Д .; Салвесен, Гай (2013). Справочник протеолитических ферментов (3-е изд.). ISBN 978-0-12-382219-2. Проверено 20 февраля 2014 года .
  9. ^ Замолодчиков TS, Соколова Е.А., Л D, Sadler JE (28 января 2000). «Активация рекомбинантной проэнтеропептидазы дуоденазой» . FEBS Lett . 466 (2–3): 295–9. DOI : 10.1016 / s0014-5793 (00) 01092-9 . PMID 10682847 . S2CID 254189 .  
  10. ^ Хупер JD, Clements JA, Quiqley JP, Antalis TM (Jan 12, 2001). «Трансмембранные сериновые протеазы типа II. Взгляд на новый класс протеолитических ферментов клеточной поверхности» . J Biol Chem . 276 (2): 857–60. DOI : 10,1074 / jbc.r000020200 . PMID 11060317 . 
  11. ^ Китамото Y, X Yuan, Wu Q, McCourt DW, Sadler JE (2 августа 1994). «Энтерокиназа, инициатор кишечного пищеварения, представляет собой мозаичную протеазу, состоящую из особого набора доменов» . Proc Natl Acad Sci USA . 91 (16): 7588–92. Bibcode : 1994PNAS ... 91.7588K . DOI : 10.1073 / pnas.91.16.7588 . PMC 44447 . PMID 8052624 .  
  12. ^ Андерсон LE, Уолш К., Нейрат Н (26 июля 1977). «Энтерокиназа крупного рогатого скота. Очистка, специфичность и некоторые молекулярные свойства». Биохимия . 16 (15): 3354–60. DOI : 10.1021 / bi00634a011 . PMID 889800 . 
  13. ^ Лиепниекс JJ, Light A (10 марта 1979). «Препарат и свойства бычьей энтерокиназы». J Biol Chem . 254 (5): 1677–83. PMID 762166 . 
  14. ↑ Fonseca P, Light A (10 марта 1983 г.). «Включение бычьей энтерокиназы в восстановленные фосфолипидные везикулы сои». J Biol Chem . 258 (5): 3069–74. PMID 6338012 . 
  15. Перейти ↑ Lu D, Yuan X, Zheng X, Sadler JE (12 декабря 1997 г.). «Проэнтероптидаза крупного рогатого скота активируется трипсином, а специфичность энтеропептидазы зависит от тяжелой цепи» . J Biol Chem . 272 (50): 31293–300. DOI : 10.1074 / jbc.272.50.31293 . PMID 9395456 . 
  16. ↑ Light A, Fonseca P (10 ноября 1984 г.). «Получение и свойства каталитической субъединицы бычьей энтерокиназы». J Biol Chem . 259 (21): 13195–8. PMID 6386810 . 
  17. ^ LaVallie ER, Rehemtulla A, Racie Л.А., DiBlasio Е.А., Ференц C, Грант KL, Light A, Маккой JM (5 ноября 1993). «Клонирование и функциональная экспрессия кДНК, кодирующей каталитическую субъединицу бычьей энтерокиназы». J Biol Chem . 268 (31): 23311–7. PMID 8226855 . 
  18. ^ Баратти Дж, Maroux S (8 декабря 1976). «О каталитических и связывающих сайтах энтеропептидазы свиней». Biochim Biophys Acta . 452 (2): 488–96. DOI : 10.1016 / 0005-2744 (76) 90199-6 . PMID 12810 . 
  19. ^ а б Терпе К (2003). «Обзор слияния белков-меток: от молекулярных и биохимических основ до коммерческих систем» (PDF) . Appl Microbiol Biotechnol . 60 (5): 523–33. DOI : 10.1007 / s00253-002-1158-6 . PMID 12536251 . S2CID 206934268 .   
  20. ^ Кунитец M, Northrop JH (20 июля 1936). «Выделение из поджелудочной железы говядины кристаллического трипсиногена, трипсина, ингибитора трипсина и соединения ингибитор-трипсин» . J Gen Physiol . 19 (6): 991–1007. DOI : 10,1085 / jgp.19.6.991 . PMC 2141477 . PMID 19872978 .  
  21. ^ Holzinger А, Майер Е.М., Бак С, Mayerhofer ПУ, Каплер М, Хаворт JC, Мороз С.П., Хадорн НВ, Sadler JE, Рошер А.А. (январь 2002). «Мутации в гене проэнтеропептидазы являются молекулярной причиной врожденной недостаточности энтеропептидазы» . Являюсь. J. Hum. Genet . 70 (1): 20–5. DOI : 10.1086 / 338456 . PMC 384888 . PMID 11719902 .  
  22. ^ Хадорн В, Тарлоу МДж, Ллойд Дж, Вольф ОН (19 апреля, 1969 г.). «Дефицит кишечной энтерокиназы». Ланцет . 1 (7599): 812–3. DOI : 10.1016 / s0140-6736 (69) 92071-6 . PMID 4180366 . 
  23. ^ Haworth JC, Горли B, Хадорн B, C Сумида (март 1971). «Нарушение всасывания и нарушение роста из-за недостаточности кишечной энтерокиназы». J. Pediatr . 78 (3): 481–90. DOI : 10.1016 / s0022-3476 (71) 80231-7 . PMID 4322674 . 
  24. ^ Ван ZM, Рубин H, Шехтер NM (ноябрь 1995). «Получение активной рекомбинантной химазы человека из конструкции, содержащей сайт расщепления энтерокиназой трипсиногена вместо нативной пропептидной последовательности». Биол Хем Хоппе-Зейлер . 376 (11): 681–84. DOI : 10.1515 / bchm3.1995.376.11.681 . PMID 8962677 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Энтеропептидаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)