Цистеинпептидаза, клан CA | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Crystal структура цистеинпептидазы папаин в комплексе с его ковалентным ингибитором E-64. Получено из PDB : 1PE6 | |||||||||
Идентификаторы | |||||||||
Символ | Пептидаза_C1 | ||||||||
Pfam | PF00112 | ||||||||
Pfam клан | CL0125 | ||||||||
InterPro | IPR000668 | ||||||||
SMART | SM00645 | ||||||||
PROSITE | PDOC00126 | ||||||||
MEROPS | C1 | ||||||||
SCOPe | 1aec / SUPFAM | ||||||||
OPM суперсемейство | 355 | ||||||||
белок OPM | 1m6d | ||||||||
|
Цистеиновые протеазы, также известные как тиоловые протеазы, представляют собой ферменты, которые расщепляют белки. Эти протеазы имеют общий каталитический механизм, который включает нуклеофильный цистеин тиол в каталитической триаде. или диада.
Цистеиновые протеазы обычно встречаются в фруктах, включая папайю, ананас, инжир и киви. Доля протеазы обычно выше, когда плоды незрелые. Фактически, десятки латексов разных семейств растений , как известно, содержат цистеиновые протеазы. Цистеиновые протеазы используются в качестве ингредиента в размягчителях мяса.
Система классификации протеаз MEROPS насчитывает 14 суперсемейств плюс несколько в настоящее время не назначенных семейств (по состоянию на 2013 год) каждое содержащий много семей. Каждое суперсемейство использует каталитическую триаду или диаду в различной белковой складке и, таким образом, представляет конвергентную эволюцию 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 каталитическим нуклеофилом (C обозначает цистеиновые протеазы).
Первый этап реакции Механизм, с помощью которого цистеиновые протеазы катализируют гидролиз пептидных связей, представляет собой де протонирование тиола в активном сайте фермента соседней аминокислотой с основной боковой цепью, обычно с остатком гистидина. Следующим шагом является нуклеофильная атака депротонированной анионной серой цистеина на субстрате карбонил углерод.. На этом этапе высвобождается фрагмент субстрата с концом амина, остаток гистидина в протеазе восстанавливается до своей депротонированной формы, и образуется тиоэфир промежуточное соединение, связывающее новый карбокси-конец субстрата с цистеином тиолом. Поэтому их также иногда называют тиоловыми протеазами. Связь сложного тиоэфира впоследствии гидролизуют с образованием фрагмента карбоновой кислоты на оставшемся фрагменте субстрата при регенерации свободного фермента.
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 биотический и абиотический стрессы. У людей и других животных они ответственны за старение и апоптоз (запрограммированная гибель клеток), MHC класса II иммунные ответы, прогормон обработка и ремоделирование внеклеточного матрикса, важное для развития костей. Способность макрофагов и других клеток мобилизовать эластолитические цистеиновые протеазы на свои поверхности в специализированных условиях также может приводить к ускоренному разложению коллагена и эластина на участках воспаление при заболеваниях, таких как атеросклероз и эмфизема. Несколько вирусов (например, полиомиелита и гепатита C ) экспрессируют весь свой геном как единый массивный полипротеин и используют протеазу для его расщепления. в функциональные единицы (например, протеаза вируса травления табака ).
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, желудок ). Эта система предотвращает повреждение ячейки, которая производит протеазу.
Ингибиторы протеазы обычно представляют собой белки с доменами, которые проникают в активный сайт протеазы или блокируют его для предотвращения доступа субстрата. В конкурентном ингибировании ингибитор связывается с активным сайтом, предотвращая, таким образом, взаимодействие фермент-субстрат. В неконкурентном ингибировании ингибитор связывается с аллостерическим сайтом, который изменяет активный сайт и делает его недоступным для субстрата.
Примеры ингибиторов протеаз включают:
В настоящее время нет широко распространенного использования цистеиновых протеаз, как утверждено и эффективные противогельминтные средства, но исследования в этой области являются многообещающей областью исследований. Было обнаружено, что цистеиновые протеазы растений, выделенные из этих растений, обладают высокой протеолитической активностью, которая, как известно, переваривает нематод кутикулы с очень низкой токсичностью. Сообщалось об успешных результатах против нематод, таких как Heligmosomoides bakeri, Trichinella spiralis, Nippostrongylus brasiliensis, Trichuris muris и Ancylostoma. ceylanicum ; цепень Microstoma Rodentolepis и паразит porcine acanthocephalan Macracanthorynchus hirundinaceus. Полезным свойством цистеиновых протеаз является устойчивость к кислотному перевариванию, что делает возможным пероральное введение. Они обеспечивают механизм действия, альтернативный существующим глистогонным средствам, и развитие резистентности считается маловероятным, поскольку для этого потребуется полное изменение структуры гельминта кутикула.
В некоторых традиционных лекарствах, плоды или латекс папайи, ананаса и инжира широко используются для лечения кишечных червей инфекций как у людей, так и домашнего скота.
Цистеиновые протеазы используются в качестве кормовых добавок для домашнего скота для улучшения перевариваемости белков и нуклеиновых кислот.