Peptidase

De peptidaser (eller proteaser eller proteolytiske enzymer ) er enzymer , der bryder peptidbindinger af proteiner . Dette kaldes proteolytisk spaltning eller proteolyse . Denne proces involverer anvendelsen af et molekyle af vand som klassificerer dem hydrolaser .

Proteasers biologiske funktioner er forskellige: de er involveret i modning af proteiner, i fordøjelsen af mad, i blodkoagulation , i ombygning af væv under udviklingen af organismen og i heling . Nogle proteaser er toksiner , såsom botulinumtoksin .

Nogle proteaser produceres som inaktive forstadier kaldet zymogener . De aktiveres normalt af en proteolytisk spaltning, som frigiver det funktionelle enzym og således udløser aktiviteten. Der er således processer med proteolyse i kaskade, især i koagulation.

Funktionel klassificering

Der er forskellige funktionelle familier af peptidaser, der klassificeres efter den position, hvor snittet finder sted i peptidkæden:

De exopeptidaser (eller exoproteaser )
- De aminopeptidaser , som skærer den første aminosyre og den anden aminosyre i kæden, således frigiver N-terminale aminosyre
- De carboxypeptidaser som snit mellem det næstsidste og sidste aminosyre i kæden, derfor frigiver den C-terminale aminosyre
De endopeptidaser (eller endoproteaser ), som kan skære i peptidkæden.

De fleste peptidaser spalter fortrinsvis peptidkæden i nøjagtige positioner afhængigt af beskaffenheden af sidekæderne af aminosyrerne, der omgiver spaltningsstedet. I nogle tilfælde er denne specificitet lav, men i andre kan den være meget selektiv. Spaltning kan også påvirkes af strukturen af substratproteinet. Således skærer chymotrypsin , et fordøjelsesenzym, fortrinsvis efter aromatiske eller alifatiske aminosyrer .

Handlingsmekanisme

Adskillige virkningsmekanismer er blevet beskrevet for proteaser, som gør det muligt at gruppere dem i store mekanistiske familier afhængigt af arten af aminosyren eller aminosyrerne på det aktive sted involveret i katalyse . Vi skelner således:

De serinproteaser , der har en karakteristisk katalytisk triade omfattende en serin (deraf deres navn), en histidin og aspartat . Den hydroxyl gruppe af serin virker som en nukleofil og angriber carbonyl af peptidbindingen. Blandt serinproteaserne kan nævnes:
- den trypsin i bugspytkirtlen (EC 3.2.21.4), særlige peptidbindinger, i hvilke aminosyren bundet af sin carboxylgruppe er en lysin eller arginin ;
- den chymotrypsin (EF 3.4.21.1) pancreas tacklinger peptidbindinger hvor carboxylgruppen engageret er en hydrofob aminosyre eller aromatisk;
- den thrombin , der spalter fibrinogen til fibrin , når blodet størkner.
- de serinproteaser transmembranglycoprotein nylig opdaget, at de fysiologiske roller og er involveret i visse patologier (fx idiopatisk lungefibrose eller virussygdomme såsom SARS og SARS-CoV-2 , på grund af sygdom pandemien i 2019-2020 coronavirus );
De cysteinproteaser (eller thiolproteaser) , som har en cystein i deres aktive sted. I disse proteaser spilles nukleofilens rolle af cysteinets svovl i form af deprotoneret thiolat . Der kan nævnes blandt thiolproteaser:
- den papain (EF 3.4.22.2) vegetabilsk protein. Specifikt for peptidbindinger, hvor aminosyren, der er involveret i dens carboxyl, er en basisk, aromatisk eller ikke-polær aminosyre, fx skæres et immunglobulin G af papain i et Fc-fragment og to Fab-fragmenter som vist af Porter i 1959 .
- de caspaser , proteaser involveret i processen med apoptose eller programmeret celledød.

De sure proteaser virker ved sur pH og har en asparaginsyre i deres aktive sted. For eksempel :
- den pepsin : specifikke peptidbindinger i som er i indgreb en aromatisk aminosyre (amin);
- HIV-1 protease .

De metalloproteaser , der har en metalkation, sædvanligvis et atom zink , stærkt knyttet til proteinet via sidekæderne af adskillige aminosyrer. Metalkationen griber direkte ind for at aktivere et vandmolekyle, der spalter peptidkæden. For eksempel :
- termolysin;
- proteaser af den ekstracellulære matrix.

Den proteaser threonin (eller threonin protease);
den proteaser glutaminsyre

Threonin- og glutaminsyre- peptidaser blev kun beskrevet i henholdsvis 1995 og 2004 .

Hændelse

Proteaser er enzymer, der er meget rigelige i det levende rige. De findes i alle levende organismer, og de gener, der koder for disse proteiner, kan udgøre 1 til 5 % af genomets genindhold.

I mikrober producerer mange bakterier proteaser, der er i stand til at nedbryde både proteiner og oligopeptider . De bedst kendte proteolytiske arter er Clostridium , Bacillus , Proteus , Streptomyces , Pseudomonas .

Virus kan også kode proteaser; dette er for eksempel tilfældet med Flaviviridae (enkeltstrenget RNA-virus)

brug

Oprensede proteaser anvendes til biotransformationer, for eksempel:

den osteløbe fra kalve , der anvendes i industrien ost indeholder fordøjelsesproteaser;
proteaser, der bruges til at møre kød .

Proteaser anvendes også til:

den vasketøj til at nedbryde proteiner til stede i fødevarebårne pletter;
rengøringsmidler, såsom dem der anvendes til kontaktlinser .

Proteasehæmmere

Disse er molekyler, der blokerer aktiviteten af proteaser; de har ofte interessante farmakologiske egenskaber (potentielt antivirale) i betragtning af mangfoldigheden af fysiologiske mekanismer, hvor proteaser er involveret.

Blokeringsmetoderne varierer, lige fra en blokade af et andet protein, der sekvestrerer proteasen, til den irreversible inaktivering af rester af det aktive sted med en kemisk forbindelse (selvmordsinhibitor) og passerer analoger af peptider, som efterligner det naturlige substrat.

Eksempler på proteasehæmmere

Den hirudin (protein produceret af de igle Hirudo medicinalis ), der inhiberer aktiviteten af thrombin , protease af koagulation . Det bruges af iglen som et antikoagulant, når det suger bytte.
PMSF (phenylmethylsulfonylfluorid Fluorid ), en serinprotease -inhibitor covalent at reagere med aktive steds serin. PMSF og flere serinproteaseinhibitorer er også cholinesterasehæmmere , hvilket gør dem til neurotoksiske produkter .
Forskellige chelatorer , såsom EDTA , anvendes som metalloproteaseinhibitorer . De virker ved at sekvestrere de metalioner, der er essentielle for aktiviteten af disse enzymer.

Eksempler på stoffer

Se proteasehæmmere i farmakologi : HIV-1- proteasehæmmere , antiretroviraler
Captopril : angiotensinkonverterende enzymhæmmer , antihypertensiv
racecadotril (handelsnavn: Tiorfan): intestinal enkefalinasehæmmer, antidiarrhoeal [1] .

Bemærkninger

Referencer

Joseph-Pierre Guiraud , madmikrobiologi , Dunod ,18. september 2012, 2 nd ed. ( ISBN 978-2-10-057008-9 og 2-10-057008-0 )
Scaramozzino, N., Crance, JM, Drouet, C., Germi, R., Drouet, E., Jouan, A., & Garin, D. (2002) Virale proteaser i Flaviviridae-familien . Virology, 6 (6), 445-54.
Biologi fra A til Å, 1.100 indlæg og gennemgangstips, Bill Indge Dunod, 2007

Se også

eksterne links

(da) MEROPS peptidase-database