Proteazele (proteinaze, peptidaze și enzime proteolitice) joacă un rol foarte important în viața umană. Până în prezent, mai mult de 500 dintre aceste enzime au fost identificate în corpul uman, care sunt codificate de 2% din toate genele. Activitatea proteolitică este observată în toate formele de viață și viruși.
Clasificare principală
Pe baza reziduului catalitic, proteazele pot fi împărțite în 7 grupuri largi:
- Serina - utilizarea alcoolului serinic.
- Cisteina - utilizarea tiolului de cisteină.
- Treonină - cifra de afaceri a alcoolului secundar treonină.
- Aspartic - folosind acid carboxilic aspartat.
- Glutamic - folosind glutamatul de acid carboxilic.
- Metaloproteaza - rulaj de metal, de obicei zinc.
- Liazele peptidice de asparagină - Asparagina este utilizată pentru a efectua o reacție de excludere (nu necesită apă).
Proteazele au fost mai întâi grupate în 84 de familii în funcție de activitatea lor proteolitică șiclasificat în 4 tipuri catalitice:
- serina;
- cisteină;
- aspartic;
- metal.
Semnificat
Activitatea proteolitică totală joacă un rol important în multe procese ale corpului. Acestea sunt fertilizarea, digestia, creșterea, maturarea, îmbătrânirea și chiar moartea. Proteazele reglează multe procese fiziologice controlând activarea sintezei și deteriorarea alimentelor proteice. Aceștia joacă un rol important în reproducerea și răspândirea virusurilor, bacteriilor și paraziților și, prin urmare, sunt responsabili pentru transmiterea eficientă a bolilor cauzate de substanțele patogene. Aceste enzime permit celulelor tumorale să se dividă, să umple spațiul intercelular și vasele de sânge ale plămânilor și să se răspândească în alte țesuturi ale corpului.
Funcții biologice
Activitatea proteolitică are următoarele funcții:
- Procesare post-traducere. Include eliminarea metioninei și/sau conversia unei proteine inactive sau nefuncționale într-o unitate activă.
- Cliparea proteinelor precursoare. Acest lucru este necesar pentru a se asigura că proteaza este activată numai în locația și contextul corect. Activitatea proteolitică necorespunzătoare poate fi foarte dăunătoare organismului.
- Degradarea proteinelor. Poate apărea intracelular sau extracelular. Îndeplinește o serie de funcții: îndepărtează proteinele deteriorate și anormale; previne acumularea lor; servește la reglarea proceselor celulare prin îndepărtareenzime.
- Digestie. Proteinele obținute din alimente sunt descompuse în lanțuri peptidice de pepsină, tripsină, chimotripsină și elastază. Pentru a preveni activarea inadecvată sau prematură a enzimelor digestive (care pot provoca pancreatită), acestea acționează ca un zimogen inactiv.
enzime
Enzimele proteolitice se găsesc în bacterii, viruși, unele tipuri de alge și plante. Dar majoritatea sunt la animale. Există diferite tipuri de activitate proteolitică a enzimelor. Ele sunt clasificate în funcție de locurile în care este catalizată descompunerea proteinelor. Cele două grupe principale sunt exopeptidele și endopeptidazele. În organism, materialele proteice sunt inițial atacate de pepsină. Când proteina este trecută în intestinul subțire, este parțial digerată de stomac. Aici este expus la enzimele proteolitice secretate de pancreas. Apoi, enzimele pancreatice sunt activate în intestin, transformând proteinele în aminoacizi care sunt ușor absorbiți de pereții săi. Astfel, pancreasul este protejat de autodigestie.
Bacterii
Proteazele microbiene sunt una dintre grupurile importante în producția industrial-comercială de enzime. Au fost efectuate studii pentru a determina activitatea proteolitică a bacteriilor pentru a elucida rolurile acestora în patogeneza bolilor infecțioase. Accentul s-a pus pe examinarea bacteriilor lactice din diverse iaurturi și lapte fermentat. Sunt larg răspândite în natură. Aceștia sunt lactobacili, lactococi, bifidobacterii, streptococi, enterococi și sporolactobacili. Ele sunt împărțite în specii, subspecii, variante și tulpini.
Activitatea proteolitică este o caracteristică foarte importantă a bacteriilor lactice. Proteazele bacteriene sunt enzime care catalizează legăturile peptidice de hidroliză în proteine și polipeptide. Ele joacă un rol semnificativ în biotehnologia industrială și în produse farmaceutice. Studiile au arătat că 13 tulpini au activitate proteolitică. Cinci dintre ele, și anume L1, L2, L6, L7, L9 au prezentat cea mai mare activitate.
Peptine
Activitatea proteolitică a pepsinei este măsurată sub influența unui câmp magnetic asupra corpului. Structura moleculară a pepsinei este caracterizată de simetria D-spațială. Proenzima inactivă pepsinogenul este sintetizată în celulele mucoasei gastrice. Este prezentă și în diverse fluide biologice (sânge, urină, lichid seminal și cefalorahidian). Pepsinogenul se caracterizează prin activare autocatalitică. Secreția sa este stimulată de nervul vag, fibrele simpatice, gastrină, histamină, secretină și colecistochinină. Gastrina acționează ca un stimulator al celulelor parietale. Această polipeptidă există în 2 forme care conțin 34 și 17 aminoacizi. Măsurătorile activității proteolitice a pepsinei în raport cu hemoglobina standard au relevat modificări similare în activitatea digestivă a enzimei.
Proteoliză și boli
Proteolitic anormalactivitatea este asociată cu multe boli. În pancreatită, scurgerea de proteaze și activarea lor prematură în pancreas duce la auto-aprinderea pancreasului. Persoanele cu diabet pot avea o activitate crescută a lizozomului, iar degradarea anumitor proteine poate fi crescută substanțial. Bolile inflamatorii cronice (artrita reumatoidă) pot duce la eliberarea de enzime lizozomale în spațiul extracelular. Acest lucru distruge țesuturile din jur. Un dezechilibru între proteaze și antiproteaze poate duce la distrugerea țesutului pulmonar din emfizemul cauzat de fumatul.
Alte boli includ distrofia musculară, degenerarea pielii, boli respiratorii și gastrointestinale, tumori maligne.
Proteoliză non-enzimatică
Colatura vertebrală a proteinei este foarte stabilă în apă la pH neutru și la temperatura camerei, deși viteza de hidroliză a diferitelor legături peptidice poate varia. Timpul de înjumătățire al dezintegrarii legăturilor peptidice variază de la 7 la 350 de ani.
Acizii minerali puternici pot hidroliza cu ușurință legăturile peptidice din proteine. Modul standard de a hidroliza o proteină este să o încălziți la 105°C sau să o înmuiați în acid clorhidric timp de 24 de ore.
Metoda de determinare
Există mai multe metode pentru determinarea activității proteolitice. De exemplu, hidroliza cazeinei, hemoglobinei sau azocazeinei. Prima metodă nu este costisitoare, dar cazeina este greu de dizolvat. Metoda hidrolizei hemoglobinei este mai costisitoare. Când îl utilizați, substratul trebuie denaturat. A treia metodă evită acest lucru, dar nici nu este ieftină. Cea mai rapidă și nu costisitoare metodă este utilizarea unui substrat de lapte. Include mai puține echipamente și poate fi folosit în cursuri de formare. Este nevoie doar de lapte degresat și o baie de apă.
Procedura experimentală
Doi mililitri de soluție tampon (acetat de sodiu pH 5,0 care conține CaCI2) se adaugă la 3 mililitri de lapte degresat. Acest amestec se menține la 30 °C într-o baie de apă timp de 10 minute. Pentru a vedea procesul de coagulare a laptelui, se folosește o sursă de lumină. Sari atât de multe secunde cât este nevoie pentru a coagula o bucată de lapte de mărimea unui cap de ac. O perioadă adecvată pentru precizie este între unu și două minute. Blocul enzimatic este definit ca cantitatea necesară pentru a forma primul fragment coagulat într-un minut în condițiile experimentale alese.
Proteaze ca agenți antivirali
În prezent, există o serie de medicamente aprobate cu activitate proteolitică pentru utilizare în tratamentul infecțiilor virale. Cele mai multe sunt utilizate în principal pentru a trata virusul herpes, virusul imunodeficienței umane, infecțiile respiratorii sincițiale și infecțiile cu virusul gripal A. Aceștia sunt analogi nucleozidici care acționează prin inhibarea sintezei ADN-ului viral.
Cercetările din ultimul deceniu au arătat că proteazele sunt o cerință absolută în ciclul de viață al multor viruși. Influența are loc șiprin scindarea proteinelor precursoare cu greutate moleculară mare pentru a obține produse funcționale sau prin cataliza proteinelor structurale necesare pentru asamblarea și morfogeneza particulelor virale.
Până în prezent, au fost aprobați patru inhibitori de protează:
- "Saquinavir" (Invirase, Ro 31-8959).
- Indinavir (Crixivan, MK-639).
- „Ritonavir” (Norvir, AVT-538).
- „Nelfinavir” (Viracept, AG1343).
Alte medicamente
Proteazele picornavirusului constituie una dintre cele mai mari familii de agenți patogeni umani importanți din punct de vedere medical. Enterovirusurile sunt asociate cu diverse sindroame clinice, inclusiv boli ale tractului respirator superior, meningită aseptică, encefalită, miocardită, boli ale mâinii, piciorului și gurii. În acest caz, proteazele vor ajuta. Expectoranți cu activitate proteolitică:
- „tripsină”.
- „Ribonuclează”.
- "Chimozin"
Un alt potențial medicament antirinovirus este Pleconaril.
