Ang Proteases (proteinases, peptidases at proteolytic enzymes) ay may napakahalagang papel sa buhay ng tao. Sa ngayon, higit sa 500 sa mga enzyme na ito ang natukoy sa katawan ng tao, na naka-encode ng 2% ng lahat ng mga gene. Ang aktibidad ng proteolytic ay sinusunod sa lahat ng anyo ng buhay at mga virus.
Pangunahing pag-uuri
Batay sa catalytic residue, maaaring hatiin ang mga protease sa 7 malawak na grupo:
- Serine - paggamit ng serine alcohol.
- Cysteine - ang paggamit ng cysteine thiol.
- Threonine - turnover ng pangalawang alcohol threonine.
- Aspartic - gamit ang aspartate carboxylic acid.
- Glutamic - gamit ang carboxylic acid glutamate.
- Metalloprotease - metal turnover, kadalasang zinc.
- Asparagine peptide lyases - Ginagamit ang asparagine para magsagawa ng reaksyon sa pagbubukod (hindi nangangailangan ng tubig).
Ang Proteases ay unang pinagsama-sama sa 84 na pamilya ayon sa kanilang proteolytic na aktibidad, atinuri sa ilalim ng 4 na uri ng catalytic:
- serine;
- cysteine;
- aspartic;
- metal.
Kahulugan
Ang kabuuang aktibidad ng proteolytic ay gumaganap ng mahalagang papel sa maraming proseso ng katawan. Ito ay pagpapabunga, panunaw, paglaki, pagkahinog, pagtanda at maging kamatayan. Kinokontrol ng mga protease ang maraming prosesong pisyolohikal sa pamamagitan ng pagkontrol sa pag-activate ng synthesis at pagkasira ng mga pagkaing protina. May mahalagang papel ang mga ito sa pagpaparami at pagkalat ng mga virus, bakterya at mga parasito at samakatuwid ay responsable para sa mahusay na paghahatid ng mga sakit na dulot ng mga pathogenic substance. Ang mga enzyme na ito ay nagpapahintulot sa mga selulang tumor na hatiin, punan ang intercellular space at mga daluyan ng dugo ng mga baga, at kumalat sa iba pang mga tisyu ng katawan.
Biological function
Proteolytic activity ay may mga sumusunod na function:
- Pagproseso pagkatapos ng pagsasalin. Kasama ang pag-alis ng methionine at/o conversion ng isang hindi aktibo o hindi gumaganang protina sa isang aktibong yunit.
- Cleavage ng precursor proteins. Ito ay kinakailangan upang matiyak na ang protease ay naisaaktibo lamang sa tamang lokasyon at konteksto. Ang hindi wastong aktibidad ng proteolytic ay maaaring maging lubhang nakakapinsala sa katawan.
- Pagbaba ng protina. Maaaring mangyari intracellularly o extracellularly. Gumaganap ng isang bilang ng mga function: nag-aalis ng mga nasira at abnormal na protina; pinipigilan ang kanilang akumulasyon; nagsisilbing kontrolin ang mga proseso ng cellular sa pamamagitan ng pag-alisenzymes.
- Digestion. Ang mga protina na nakuha mula sa pagkain ay pinaghiwa-hiwalay sa mga peptide chain ng pepsin, trypsin, chymotrypsin at elastase. Upang maiwasan ang hindi naaangkop o napaaga na pag-activate ng mga digestive enzymes (na maaaring magdulot ng pancreatitis), kumikilos ang mga ito bilang isang hindi aktibong zymogen.
Enzymes
Proteolytic enzymes ay matatagpuan sa bacteria, virus, ilang uri ng algae at halaman. Ngunit karamihan sa kanila ay nasa mga hayop. Mayroong iba't ibang uri ng aktibidad ng proteolytic ng mga enzyme. Ang mga ito ay inuri ayon sa mga site kung saan ang pagkasira ng mga protina ay catalyzed. Ang dalawang pangunahing grupo ay exopeptides at endopeptidases. Sa loob ng katawan, ang mga materyal na protina ay unang inaatake ng pepsin. Kapag ang protina ay naipasa sa maliit na bituka, ito ay bahagyang natutunaw ng tiyan. Dito ito ay nakalantad sa mga proteolytic enzymes na itinago ng pancreas. Pagkatapos ay ang mga pancreatic enzymes ay isinaaktibo sa bituka, na nagpapalit ng mga protina sa mga amino acid na madaling hinihigop ng mga dingding nito. Kaya, ang pancreas ay protektado mula sa self-digestion.
Bacteria
Ang mga microbial protease ay isa sa mga mahalagang grupo sa industriya-komersyal na produksyon ng mga enzyme. Ang mga pag-aaral ay isinagawa upang matukoy ang aktibidad ng proteolytic ng bakterya upang maipaliwanag ang kanilang mga tungkulin sa loob ng pathogenesis ng mga nakakahawang sakit. Ang focus ay sa pagsusuri ng lactic acid bacteria mula sa iba't ibang yoghurts at fermented milks. Ang mga ito ay malawak na ipinamamahagi sa kalikasan. Ang mga ito ay lactobacilli, lactococci, bifidobacteria, streptococci, enterococci at sporolactobacilli. Nahahati sila sa mga species, subspecies, variant at strain.
Ang Proteolytic activity ay isang napakahalagang katangian ng lactic acid bacteria. Ang mga bacterial protease ay mga enzyme na nag-catalyze ng hydrolysis peptide bond sa mga protina at polypeptides. Malaki ang papel nila sa pang-industriyang biotechnology at pharmaceuticals. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang 13 mga strain ay may aktibidad na proteolytic. Lima sa kanila, katulad ng L1, L2, L6, L7, L9 ang nagpakita ng pinakamataas na aktibidad.
Peptins
Proteolytic na aktibidad ng pepsin ay sinusukat sa ilalim ng impluwensya ng magnetic field sa katawan. Ang molekular na istraktura ng pepsin ay nailalarawan sa pamamagitan ng D-spatial symmetry. Ang hindi aktibong proenzyme pepsinogen ay na-synthesize sa loob ng mga selula ng gastric mucosa. Ito ay naroroon din sa iba't ibang biological fluid (dugo, ihi, seminal at cerebrospinal fluid). Ang Pepsinogen ay nailalarawan sa pamamagitan ng autocatalytic activation. Ang pagtatago nito ay pinasigla ng vagus nerve, sympathetic fibers, gastrin, histamine, secretin, at cholecystokinin. Ang Gastrin ay gumaganap bilang isang parietal cell stimulator. Ang polypeptide na ito ay umiiral sa 2 anyo na naglalaman ng 34 at 17 amino acid. Ang mga pagsukat ng aktibidad ng proteolytic ng pepsin kaugnay ng karaniwang hemoglobin ay nagpakita ng mga katulad na pagbabago sa aktibidad ng digestive ng enzyme.
Proteolysis at sakit
Anomalyang proteolyticAng aktibidad ay nauugnay sa maraming sakit. Sa pancreatitis, ang pagtagas ng mga protease at ang kanilang napaaga na pag-activate sa pancreas ay humahantong sa auto-ignition ng pancreas. Ang mga taong may diabetes ay maaaring tumaas ang aktibidad ng lysosome at ang pagkasira ng ilang mga protina ay maaaring tumaas nang malaki. Ang mga talamak na nagpapaalab na sakit (rheumatoid arthritis) ay maaaring humantong sa paglabas ng lysosomal enzymes sa extracellular space. Sinisira nito ang mga nakapaligid na tisyu. Ang kawalan ng balanse sa pagitan ng mga protease at antiproteases ay maaaring humantong sa pagkasira ng tissue ng baga sa emphysema na dulot ng paninigarilyo ng tabako.
Iba pang sakit ay kinabibilangan ng muscular dystrophy, skin degeneration, respiratory at gastrointestinal disease, malignant tumor.
Non-enzymatic proteolysis
Ang backbone ng protina ay napaka-stable sa tubig sa neutral na pH at temperatura ng silid, bagama't maaaring mag-iba ang rate ng hydrolysis ng iba't ibang peptide bond. Ang kalahating buhay ng peptide bond decay ay mula 7 hanggang 350 taon.
Madaling ma-hydrolyze ng mga mineral acid ang mga peptide bond sa mga protina. Ang karaniwang paraan ng pag-hydrolyse ng protina ay ang painitin ito sa 105°C o ibabad ito sa hydrochloric acid sa loob ng 24 na oras.
Paraan ng pagpapasiya
May ilang mga paraan para sa pagtukoy ng aktibidad ng proteolytic. Halimbawa, hydrolysis ng casein, hemoglobin o azocasein. Ang unang paraan ay hindi mahal, ngunit ang casein ay mahirap matunaw. Ang paraan ng hemoglobin hydrolysis ay mas mahal. Kapag ginagamit ito, ang substrate ay dapat na denatured. Iniiwasan ito ng ikatlong paraan, ngunit hindi rin ito mura. Ang pinakamabilis, hindi mahal na paraan ay ang paggamit ng isang substrate ng gatas. Kabilang dito ang mas kaunting kagamitan at maaaring magamit sa mga kurso sa pagsasanay. Ang kailangan lang ay skimmed milk at paliguan ng tubig.
Pamamaraan ng eksperimento
Dalawang mililitro ng buffer solution (sodium acetate pH 5.0 na naglalaman ng CaCI2) ay idinagdag sa 3 mililitro ng skimmed milk. Ang halo na ito ay pinananatili sa 30 °C sa isang paliguan ng tubig sa loob ng 10 minuto. Upang makita ang proseso ng coagulation ng gatas, ginagamit ang isang light source. Lumalaktaw ito ng ilang segundo hangga't kinakailangan upang ma-coagulate ang isang piraso ng gatas na kasing laki ng pinhead. Ang isang sapat na panahon para sa katumpakan ay sa pagitan ng isa at dalawang minuto. Ang enzyme block ay tinukoy bilang ang halagang kinakailangan upang mabuo ang unang coagulated fragment sa loob ng isang minuto sa ilalim ng mga napiling pang-eksperimentong kundisyon.
Proteases bilang mga antiviral agent
Sa kasalukuyan, mayroong ilang inaprubahang gamot na may aktibidad na proteolytic para magamit sa paggamot ng mga impeksyon sa viral. Karamihan ay pangunahing ginagamit upang gamutin ang herpesvirus, human immunodeficiency virus, respiratory syncytial infection, at influenza A virus infections. Ito ay mga nucleoside analogs na kumikilos sa pamamagitan ng pagpigil sa viral DNA synthesis.
Ipinakita ng pananaliksik sa nakalipas na dekada na ang mga protease ay isang ganap na kinakailangan sa ikot ng buhay ng maraming mga virus. Ang impluwensya ay nangyayari alinmansa pamamagitan ng cleavage ng mataas na molecular weight precursor proteins upang makakuha ng mga functional na produkto, o sa pamamagitan ng catalysis ng structural protein na kailangan para sa pagpupulong at morphogenesis ng mga viral particle.
Sa ngayon, apat na protease inhibitor ang naaprubahan:
- "Saquinavir" (Invirase, Ro 31-8959).
- Indinavir (Crixivan, MK-639).
- "Ritonavir" (Norvir, AVT-538).
- "Nelfinavir" (Viracept, AG1343).
Iba pang gamot
Ang Picornavirus protease ay bumubuo ng isa sa pinakamalaking pamilya ng mga medikal na mahahalagang pathogens ng tao. Ang mga enterovirus ay nauugnay sa iba't ibang mga klinikal na sindrom, kabilang ang sakit sa upper respiratory tract, aseptic meningitis, encephalitis, myocarditis, mga sakit sa kamay, paa, at bibig. Sa kasong ito, makakatulong ang mga protease. Mga expectorant na may aktibidad na proteolytic:
- "Trypsin".
- "Ribonuclease".
- "Chimozin"
Ang isa pang potensyal na gamot na antirhinovirus ay Pleconaril.
