Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Цистеиновая протеаза семейства папаина
Папаин cartoon.png
Папаин из Карики папайи
Идентификаторы
СимволПептидаза_C1
PfamPF00112
ИнтерПроIPR000668
PROSITEPDOC00126
SCOP21aec / SCOPe / SUPFAM
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumрезюме структуры
папаин
Идентификаторы
Номер ЕС3.4.22.2
Количество CAS9001-73-4
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки

Папаин , также известный как протеиназа I папайи , представляет собой фермент цистеиновой протеазы ( EC 3.4.22.2 ), присутствующий в папайе ( Carica papaya ) и горной папайе ( Vasconcellea cundinamarcensis ).

Семья Папаин [ править ]

Папаин принадлежит к семейству родственных белков с широким спектром активности, включая эндопептидазы , аминопептидазы , дипептидилпептидазы и ферменты с экзо- и эндопептидазной активностью. [1] Члены семейства папаина широко распространены, обнаружены в бакуловирусах , [2] эубактериях, дрожжах и практически во всех простейших, растениях и млекопитающих. [1] Белки обычно являются лизосомальными или секретируемыми, и для активации фермента требуется протеолитическое расщепление пропептида , хотя блеомицин гидролаза является цитозольной у грибов и млекопитающих. [3]Папаин-подобные цистеиновые протеиназы по существу синтезируются как неактивные проферменты ( зимогены ) с N- концевыми пропептидными участками. Процесс активации этих ферментов включает удаление пропептидных участков, которые выполняют множество функций in vivo и in vitro.. Про-область требуется для правильного сворачивания вновь синтезированного фермента, инактивации домена пептидазы и стабилизации фермента против денатурирования в условиях нейтрального или щелочного pH. Аминокислотные остатки внутри про-области опосредуют их мембранную ассоциацию и играют роль в транспорте профермента в лизосомы. Среди наиболее примечательных особенностей пропептидов - их способность подавлять активность родственных им ферментов, а также то, что некоторые пропептиды проявляют высокую селективность ингибирования пептидаз, из которых они происходят. [4]

Структура [ править ]

Белок-предшественник папаина содержит 345 аминокислотных остатков [5] и состоит из сигнальной последовательности (1-18), пропептида (19-133) и зрелого пептида (134-345). Аминокислотные номера основаны на зрелом пептиде. Белок стабилизирован тремя дисульфидными мостиками . Его трехмерная структура состоит из двух отдельных структурных доменов с щелью между ними. Это расщелины содержит активный сайт , который содержит каталитический диаду , который можно было сравнить с каталитической триады из химотрипсина. Каталитическая диада состоит из аминокислот цистеина-25 (из которого он получил свою классификацию) и гистидина-159. Считалось, что аспартат-158 играет роль, аналогичную роли аспартата в каталитической триаде сериновой протеазы , но с тех пор это было опровергнуто. [6]

Функция [ править ]

Смотрите также: Каталитическая триада

Механизм разрыва пептидных связей папаином включает использование каталитической диады с депротонированным цистеином. [7] Близлежащий Asn-175 помогает ориентировать имидазольное кольцо His-159, чтобы позволить ему депротонировать каталитический Cys-25. Этот цистеин затем выполняет нуклеофильную атаку на карбонильный углерод пептидного остова. Это образует ковалентный промежуточный ацил-фермент и освобождает аминный конец пептида. Фермент деацилируется молекулой воды и высвобождает карбоксиконцевую часть пептида. В иммунологии известно, что папаин отщепляет Fc (кристаллизующуюся) часть иммуноглобулинов (антител) от Fab (антигенсвязывающую) часть.

Папаин - относительно термостойкий фермент с оптимальным диапазоном температур от 60 до 70 ° C. [8]

Папаин предпочитает расщепляться после аргинина или лизина, которому предшествует гидрофобная единица ( Ala , Val , Leu , Ile , Phe , Trp , Tyr ), а не после валина . [9]

Использует [ редактировать ]

Воспроизвести медиа
Антигельминтный эффект папаина на червя Heligmosomoides bakeri .

Папаин расщепляет жесткие мясные волокна и использовался еще до контакта с европейцами для придания мягкости мясу, употребляемому в его родной Южной Америке. Широко продаются мясные мягкие добавки в виде порошка с папаином в качестве активного компонента.

Папаин можно использовать для диссоциации клеток на первом этапе приготовления клеточных культур . Десятиминутная обработка небольших кусочков ткани (менее 1 мм 3 ) позволит папаину начать расщепление молекул внеклеточного матрикса, удерживающих клетки вместе. Через десять минут ткань следует обработать раствором ингибитора протеазы, чтобы остановить действие протеазы. Если не лечить, активность папаина приведет к полному лизису клеток. Затем ткань нужно растереть (быстро провести вверх и вниз через пипетку Пастера ), чтобы разбить кусочки ткани на суспензию отдельных клеток .

Он также используется в качестве ингредиента в различных ферментативных препаратах для очистки , особенно в Accuzyme. Они используются при лечении некоторых хронических ран, чтобы очистить мертвые ткани.

Папаин добавляют в некоторые зубные пасты и мятные сладости в качестве отбеливателя для зубов. Однако его отбеливающий эффект минимален, поскольку папаин присутствует в низких концентрациях и быстро растворяется слюной. Для заметного эффекта потребуется несколько месяцев использования. [10]

Папаин является основным ингредиентом геля Papacarie, используемого для химико-механического удаления кариеса зубов . Не требует сверления и не влияет на прочность сцепления реставрационных материалов с дентином . [11]

Папаин было известно , вмешиваться в моче наркотиков тестов для каннабиноидов . [12] Он содержится в некоторых продуктах для детоксикации наркотиков.

В последнее время было показано , что папаин может быть использован для сборки тонких пленок из диоксида титана , используемого в фотоэлектрических элементах . [13]

Папаин также использовался для создания модели дегенерированной дисковой болезни для оценки различных типов инъекционной терапии. [14] [15]

Иммуноглобулины [ править ]

Антитело, расщепленное папаином: два Fab-фрагмента и Fc-фрагмент .

Антитела перевариваются папаин выходами три фрагмента: два 50 кДа фрагменты Fab и один 50 кДа фрагмент Fc . Антитело, расщепленное папаином, не способно способствовать агглютинации , преципитации , опсонизации и лизису , однако Fab-фрагмент все еще способен связываться с соответствующими антигенами и нейтрализовать их, что чаще всего наблюдается при использовании препаратов антител к токсину кроталида овец , известных как как CroFab и в Digibind , аналогичный фрагмент овечьей антисыворотки, используемый для нейтрализации сердечного лекарства дигоксина в ситуациях острой передозировки.

Производство [ править ]

Папаин обычно получают в виде сырого высушенного материала путем сбора латекса из плодов папайи. Латекс собирается после надрезания шейки плода, где он может высохнуть на фрукте или капать в контейнер. Затем этот латекс дополнительно сушат. Теперь он классифицируется как высушенный сырой материал. Стадия очистки необходима для удаления загрязняющих веществ. Эта очистка состоит из солюбилизации и экстракции активной ферментной системы папаина с помощью процесса, зарегистрированного государством. Этот очищенный папаин может поставляться в виде порошка или жидкости.

Ограничения на маркетинг в США [ править ]

См. Также: Протеазы (медицинское и родственное применение)

23 сентября 2008 г. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) предупредило компании о прекращении сбыта офтальмологических сбалансированных солевых растворов и лекарственных препаратов для местного применения, содержащих папаин, к 4 ноября 2008 г. FDA заявило: «Лекарственные препараты, содержащие папаин, в актуальной форме исторически сложились. были проданы без одобрения ... ". [16] Согласно заявлению FDA по этому поводу, «эти неутвержденные продукты поставили под угрозу здоровье потребителей, от сообщений о необратимой потере зрения из-за неутвержденных сбалансированных солевых растворов до серьезного падения артериального давления и учащения пульса из-за местного применения папаина. продуктов ", - сказала Джанет Вудкок , директор Центра оценки и исследований лекарственных средств .

Неутвержденные продукты из папаина для местного применения [ править ]

Лекарственные мази для местного применения, содержащие папаин, используются для удаления мертвых или загрязненных тканей при острых и хронических поражениях, таких как диабетические язвы, пролежни, варикозные язвы и травматические инфицированные раны. Торговые наименования этих продуктов включают Accuzyme, Allanfil, Allanzyme, Ethezyme, Gladase, Kovia, Panafil, Pap Urea и Ziox. Другие продукты продаются под названиями активных ингредиентов, например, папаинмочевинная мазь.

В 2008 году FDA объявило о своем намерении принять меры против этих продуктов, поскольку оно получило сообщения о серьезных побочных эффектах у пациентов, принимающих продукты, содержащие папаин. Сообщения включали реакции гиперчувствительности (аллергические), которые приводят к гипотензии (низкому кровяному давлению) и тахикардии (учащенному сердцебиению). Кроме того, люди с аллергией на латекс также могут иметь аллергию на папайю, источник папаина, а это означает, что люди с чувствительностью к латексу могут подвергаться повышенному риску возникновения побочной реакции на лекарственный препарат папаина для местного применения.

FDA рекомендовало людям, которые беспокоятся об использовании препаратов папаина для местного применения, обратиться к своему врачу с просьбой о прекращении использования.

Человеческие цистеиновые протеазы из семейства папаина [ править ]

CTSB ; C TSC; CTSF ; CTSH ; CTSK ; CTSL1 ; CTSL2 ; CTSL3 ; CTSO ; CTSS ; CTSW ; CTSZ .

См. Также [ править ]

  • Бромелайн

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Роулингс Н.Д., Барретт AJ (1994). «Семейства цистеинпептидаз» . Методы в энзимологии . 244 : 461–86. DOI : 10.1016 / 0076-6879 (94) 44034-4 . PMC  7172846 . PMID  7845226 .
  2. Перейти ↑ Rawlings ND, Barrett AJ (февраль 1993). «Эволюционные семейства пептидаз» . Биохимический журнал . 290 (Pt 1): 205–18. DOI : 10.1042 / bj2900205 . PMC 1132403 . PMID 8439290 .  
  3. ^ Sebti С.М., DeLeon JC, Лазо JS (июль 1987). «Очистка, характеристика и аминокислотный состав легочной блеомицин гидролазы кролика». Биохимия . 26 (14): 4213–9. DOI : 10.1021 / bi00388a006 . PMID 3117099 . 
  4. ↑ Yamamoto Y, Kurata M, Watabe S, Murakami R, Takahashi SY (апрель 2002 г.). «Новые ингибиторы цистеиновых протеиназ, гомологичные прообластям цистеиновых протеиназ». Современная наука о белках и пептидах . 3 (2): 231–8. DOI : 10.2174 / 1389203024605331 . PMID 12188906 . 
  5. ^ «UniProt P00784: предшественник папаина - Carica papaya (Папайя)» . UniProtKB.
  6. ^ Ménard R, Khouri HE, Plouffe C, Dupras R, Ripoll D, Vernet T и др. (Июль 1990 г.). «Исследование белковой инженерии роли аспартата 158 в каталитическом механизме папаина». Биохимия . 29 (28): 6706–13. DOI : 10.1021 / bi00480a021 . PMID 2397208 . 
  7. ^ Shokhen M, N Хазанов, Albeck A (декабрь 2009). «Бросая вызов парадигме: теоретические расчеты состояния протонирования каталитической диады Cys25-His159 в свободном папаине» . Белки . 77 (4): 916–26. DOI : 10.1002 / prot.22516 . PMC 2767454 . PMID 19688822 .  
  8. ^ "Технические данные - Папаин" . Архивировано из оригинала на 2014-07-15 . Проверено 8 августа 2010 .
  9. ^ «Папаин - селективные протеолитические ферменты» . Сигма-Олдрич . Дата обращения 2 августа 2020 .
  10. Перейти ↑ Chakravarthy P, Acharya S (октябрь 2012 г.). «Эффективность удаления внешних пятен с помощью нового средства для ухода за зубами, содержащего экстракты папаина и бромелаина» . Журнал молодых фармацевтов . 4 (4): 245–9. DOI : 10.4103 / 0975-1483.104368 . PMC 3573376 . PMID 23493413 .  
  11. ^ Lopes MC, Mascarini RC, да Силва Б.М., Florio FM, Наметочная RT (2007). «Влияние геля на основе папаина для удаления хемомеханического кариеса на прочность сцепления дентина при сдвиге» . Журнал детской стоматологии . 74 (2): 93–7. PMID 18477426 . 
  12. ^ Берроуз DL, Nicolaides A, Rice PJ, Dufforc М, Джонсон Д., Ferslew KE (июль 2005). «Папаин: новый примеси мочи» . Журнал аналитической токсикологии . 29 (5): 275–95. DOI : 10.1093 / JAT / 29.5.275 . PMID 16105251 . 
  13. ^ Bawazer Л.А., Ihli J, Левенштейн М.А., Jeuken LJ, Мелдрум FC, McMillan DG (июнь 2018). «Ферментативно контролируемый биомиметический синтез тонких пленок из гибридных диоксида титана / белка» (PDF) . Журнал Materials Chemistry B . 6 (23): 3979–3988. DOI : 10.1039 / C8TB00381E . PMID 32254326 .  
  14. ^ Chan SC, Бюрки A, Bonel HM, Benneker Л.М., Гантенбайн-Ritter B (март 2013). «Папаин-индуцированная модель дегенерации диска in vitro для исследования инъекционной терапии пульпозного ядра». Журнал Spine . 13 (3): 273–83. DOI : 10.1016 / j.spinee.2012.12.007 . PMID 23353003 . 
  15. ^ Робертс S, Менаж J, S Сиван, городской JP (февраль 2008 г.). «Модель бычьего эксплантата дегенерации межпозвоночного диска» . BMC Musculoskeletal Disorders . 9 (1): 24. DOI : 10,1186 / 1471-2474-9-24 . PMC 2266744 . PMID 18298830 .  
  16. ^ Шурен Дж (2008-09-22). «Лекарственные препараты для местного применения, содержащие папаин; даты принудительных действий» (PDF) . Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, Министерство здравоохранения и социальных служб. Архивировано 1 марта 2017 года из оригинального (PDF) .

Внешние ссылки [ править ]

  • Merops онлайновой базы данных для пептидазы и их ингибиторов: C01.001
  • Папаин в Национальной медицинской библиотеке США по предметным заголовкам по медицинским предметам (MeSH)
  • Drugdigest - информация о папине
  • Приложения, ингибиторы и субстраты папаина
  • Технический паспорт-Папаин от BIOZYM
  • Папаин в Proteopedia (вики с более подробной информацией о белках)
  • Обзор всей структурной информации, доступной в PDB для UniProt : P00784 ( Papain ) в PDBe-KB .