Ви є тут

Виділення та вивчення властивостей білків з скелетних елементів губки Suberіtes Domuncula.

Автор: 
Борейко Олександра Леонідівна
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2008
Артикул:
0408U002575
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РОЗДІЛ 2
Лізосомальні цистеїнові та серинові протеїнази
2.1. Пептидази - протеолітичні ензими. Класифікація. Механізм дії цистеїнових та серинових пептидаз
Протеолітичні ензими протеази, або протеїнази каталізують реакції гідролізу пептидного зв'язку. Термін протеази та протеїнази часто вживали взаємозамінно, але пізніше протеолітичні ензими ендопептидазного типу почали називати "протеїназами", а екзопептидазного типу - "протеазами". Ендопептидази діють усередині білкового ланцюга, в той час як екзопептидази відщеплюють пептид з кінця пептидного ланцюга. Відрізняють аміно-, ді-, три-пептидил-пептидази, що діють з NH2-кінцевого відділу білкового ланцюга, та карбоксипептидази, пептидил-діпептидази, що діють з C-кінцевого відділу.
У 1984 році, завдяки рішенню Інтернаціональної Спілки біохіміків та молекулярних біологів групу протеолітичних ензимів було рекомендовано називати пептидазами.
В залежності від специфічності відносно того, чи іншого субстрату (пептидного зв'язку) пептидази поділяють на ензими з лімітованою протеолітичною функцією (діють відносно обмеженої кількості пептидних зв'язків) та ензими з нелімітованою протеолітичною функцією (діють відносно великої кількості пептидів, малоспецифічні). Пептидази відносять до класу гідролаз. Ендопептидази, в свою чергу, в залежності від каталітичного механізму дії поділяють на серин -, треонін -, аспартат - , метало - та цистеїн протеїнази [36]. Цистеїнові протеїнази було знайдено у вірусах і прокаріотах, у рослинах і тваринах, а також в організмі людини. Тваринні цистеїнові протеїнази поділяють на два класи: каспази [36, 37] та папaїнову надродину, що включає родину папaїнів, кальпаїни та блеоміцінгідролази [36].
Серинові, треонінові, цистеїнові, метало- та аспартатові протеїнази беруть участь у каталізі реакції гідролізу пептидного зв'язку [37]. При цьому серинові, треонінові та цистеїнові протеїнази відрізняються за механізмом каталітичної реакції від аспартатових та метало-протеїназ. Каталітичні реакції за участю серинових, треонінових та цистеїнових протеїназ проходять з формуванням так званого ацил-ензиму. Ацил-серин в серинових протеїназах та ацил-цистеїн в цистеїнових протеїназах утворюються в активному центрі ензиму. Друга амінокислота так званої каталітичної тріади, що входить до складу активного центру, - гістидін Hіs, вуглець імідазольного кільця якого є донором протонів. В той же час в аспартатових та металопротеїназах нуклеофілом під час каталітичної реакції виступає активована молекула води.
Механізм дії цистеїнових протеїназ аналогічний папаїну, найбільш досконало вивченому представнику групи цистеїнових ензимів [38]. Папаїн виділяють з латексу фрукту Carіca papaja. Активний центр всіх цистеїнових протеїназ включає цистеїн Cys та гістидін Hіs. Каталітичний центр схожих на папаїн цистеїнових протеїназ доповнений аспарагіном Asp, який забезпечує орієнтацію імідазольного кільця гістидіну Hіs. Ензиматична реакція розпочинається з утворення ковалентного зв'язку між тіолат-іоном цистеїну та вуглецем пептидного зв'язку субстрату. Завдяки цьому подвійний зв'язок між воднем та киснем перетворюється на одинарний і кисень приймає негативний заряд, формується перший тетрагедральний перехідний комплекс - "ензим-субстрат". Аніон кисню стабілізується завдяки водневому зв'язку з NH групою гліцину Gln-19 та цистеїну Cys-25, що разом формують оксіаніонну кишеню. Наступна ротація гістидіну Hіs забезпечує перенос протону з імідазольного катіону на нітроген пептидного зв'язку і таким чином реакцію гідролізу. Частина пептидного субстрату з аміногрупою на кінці залишається пов'язаною з Hіs-159 за допомогою водневого зв'язку. Інша частина пептидного субстрату з карбоксильною групою на кінці пов'язана на цьому етапі ензиматичної реакції з Cys-25 тіоефірним зв'язком, та формує ацил-ензим. Далі проходить дисоціація амінної частини субстрату та ензиму. Проходить заміна субстрату на молекулу води. Нітроген імідазольної групи гістидіну Hіs приймає на себе атом водню і сприяє таким чином поляризації молекули води, що атакує вуглець ацил-ензиму. Проходить формування другого тетрагедрального перехідного комплексу "ензим-субстрат". В заключній стадії деацілація тіоефіру приводить до реконструкції карбоксильної групи в гідралізованому субстраті, та забезпечує визволення активного ензиму.
До класу серинових протеїназ входить сімейство хімотрипсину та сімейство субтилізину. Механізм дії цієї групи ензимів схожий з механізмом дії цистеїнових протеїназ, але ацил-ензим утворюється з серином Ser 195 (нумерація хімотрипсину), який входить до тріади активного центру. Також активний центр, як і в цистеїнових протеїназах, має в своєму складі гістидін Hіs 57 та аспарагін Asp 102 (нумерація хімотрипсину) [39].
2.2. Катепсини та їх функції
Лізосомальні цистеїнові протеїнази, взагалі відомі як катепсини, були відкриті ще у першій половині 20-того століття. Термін "катепсини" був вперше запропонований Вілльштеттером та Баманном у 1929 році для позначення внутрішньоклітинних кислих протеаз [40]. Більш ніж 20 ензимів, які відносяться до чотирьох класів протеаз, були зараховані до катепсинів [41].
Так, катепсини D та E відносяться до класу аспартилових протеаз [41, 42], тоді як катепсин ІІ зараховують до класу металопротеаз [43], а катепсини A, G та R є сериновими протеазами [44-46]. Катепсин C (також відомий як ді- пептиділ-пептидаза І чи ДПП І), вперше у чистому вигляді був здобутий у 1940-му році [39]. На початку 70-х років інші ензими цієї групи, катепсини B, H, а потім L, були ізольовані та ідентифіковані [36]. Вперше послідовність основ ДНК у катепсині ссавців була визначена тільки на початку 80-х, коли були опубліковані ДНК - послідовності катепсинів B та H [47].
У 1990 році була встановлена перша кристалічна структура лізосомальної цистеїнової протеїнази, катепсину B людини [48], що стало значним прогресом у даному напрямку. У подальшому, в 1990 роки було ідентифіковано 6 додаткових ензимів з