Цистеиновая протеаза

редактировать
Цистеинпептидаза, клан CA
Фермент папаин.png Crystal структура цистеинпептидазы папаин в комплексе с его ковалентным ингибитором E-64. Получено из PDB : 1PE6
Идентификаторы
СимволПептидаза_C1
Pfam PF00112
Pfam кланCL0125
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.

Содержание

  • 1 Классификация
  • 2 Каталитический механизм
  • 3 Биологическое значение
  • 4 Регламент
  • 5 Использование
    • 5.1 Возможные фармацевтические препараты
    • 5.2 Другое
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Классификация

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).

)
Семейства цистеиновых протеаз
Суперсемейство Семейства Примеры
CAC1, 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 папайя ), бромелайн (Ananas comosus ), катепсин К (печеночник ) и кальпаин ( Homo sapiens )
CDC11, C13, C14, C25, C50, C80, C84Каспаза-1 (Rattus norvegicus ) и separase (Saccharomyces cerevisiae )
CEC5, C48, C55, C57, C63, C79Аденаин (человеческий аденовирус тип 2)
CFC15Пироглутамилпептидаза I (Bacillus amyloliquefaciens )
CLC60, C82Сортаза A (Staphylococcus aureus )
CMC18пептидаза 2 вируса гепатита C (вирус гепатита C )
CNC9nsP2-пептидаза вируса Синдбис (вирус sindbis )
COC40(Lysinibacillus sphaericus )
CPC97(Mus musculus )
PA C3, C4, C24, C30, C37, C62, C74, C99TEV прот. ase (вирус травления табака )
PBC44, C45, C59, C69, C89, C95предшественник амидофосфорибозилтрансферазы (Homo sapiens )
PCC26, C56Gamma- глутамилгидролаза (Rattus norvegicus )
PDC46Hedgehog protein (Drosophila melanogaster )
PEP1DmpA аминопептидаза (Ochrobactrum anthropi )
не назначенC7, C8, C21, C23, C27, C36, C42, C53, C75

Каталитический механизм

Реакционный механизм расщепления пептидной связи, опосредованного цистеиновой протеазой.

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.

Биологическое значение

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 ).

Регламент

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:

Использование

Потенциальные фармацевтические препараты

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.

Другое

Цистеиновые протеазы используются в качестве кормовых добавок для домашнего скота для улучшения перевариваемости белков и нуклеиновых кислот.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-16 13:16:21
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте