Protease (proteinase, peptidases dan enzim proteolitik) memainkan peranan yang sangat penting dalam kehidupan manusia. Sehingga kini, lebih daripada 500 enzim ini telah dikenal pasti dalam tubuh manusia, yang dikodkan oleh 2% daripada semua gen. Aktiviti proteolitik diperhatikan dalam semua bentuk hidupan dan virus.
Klasifikasi utama
Berdasarkan sisa pemangkin, protease boleh dibahagikan kepada 7 kumpulan besar:
- Serine - penggunaan alkohol serine.
- Cysteine - penggunaan cysteine thiol.
- Threonine - perolehan threonine alkohol sekunder.
- Aspartik - menggunakan asid karboksilik aspartat.
- Glutamic - menggunakan glutamat asid karboksilik.
- Metalloprotease - perolehan logam, biasanya zink.
- Asparagine peptide lyases - Asparagine digunakan untuk melakukan tindak balas pengecualian (tidak memerlukan air).
Protease pertama kali dikumpulkan kepada 84 keluarga mengikut aktiviti proteolitiknya, dandikelaskan di bawah 4 jenis pemangkin:
- serine;
- sistein;
- aspartik;
- logam.
Maksud
Aktiviti proteolitik keseluruhan memainkan peranan penting dalam banyak proses badan. Ini adalah persenyawaan, penghadaman, pertumbuhan, kematangan, penuaan dan juga kematian. Protease mengawal banyak proses fisiologi dengan mengawal pengaktifan sintesis dan kemerosotan makanan protein. Mereka memainkan peranan penting dalam pembiakan dan penyebaran virus, bakteria dan parasit dan oleh itu bertanggungjawab untuk penghantaran penyakit yang cekap yang disebabkan oleh bahan patogen. Enzim ini membolehkan sel tumor membahagi, mengisi ruang antara sel dan saluran darah paru-paru, dan merebak ke tisu badan yang lain.
Fungsi biologi
Aktiviti proteolitik mempunyai fungsi berikut:
- Pemprosesan selepas terjemahan. Termasuk penyingkiran metionin dan/atau penukaran protein tidak aktif atau tidak berfungsi kepada unit aktif.
- Pecahan protein prekursor. Ini adalah perlu untuk memastikan bahawa protease hanya diaktifkan di lokasi dan konteks yang betul. Aktiviti proteolitik yang tidak betul boleh merosakkan badan.
- Degradasi protein. Boleh berlaku secara intrasel atau ekstrasel. Menjalankan beberapa fungsi: membuang protein yang rosak dan tidak normal; menghalang pengumpulan mereka; berfungsi untuk mengawal selia proses selular dengan mengeluarkanenzim.
- Pencernaan. Protein yang diperoleh daripada makanan dipecahkan kepada rantai peptida oleh pepsin, tripsin, chymotrypsin dan elastase. Untuk mengelakkan pengaktifan enzim pencernaan yang tidak sesuai atau pramatang (yang boleh menyebabkan pankreatitis), mereka bertindak sebagai zymogen yang tidak aktif.
Enzim
Enzim proteolitik terdapat dalam bakteria, virus, beberapa jenis alga dan tumbuhan. Tetapi kebanyakannya adalah dalam haiwan. Terdapat pelbagai jenis aktiviti proteolitik enzim. Mereka dikelaskan mengikut tapak di mana pecahan protein dimangkinkan. Dua kumpulan utama ialah exopeptides dan endopeptidases. Di dalam badan, bahan protein pada mulanya diserang oleh pepsin. Apabila protein disalurkan ke dalam usus kecil, ia sebahagiannya dicerna oleh perut. Di sini ia terdedah kepada enzim proteolitik yang dirembeskan oleh pankreas. Kemudian enzim pankreas diaktifkan dalam usus, menukar protein menjadi asid amino yang mudah diserap oleh dindingnya. Oleh itu, pankreas dilindungi daripada penghadaman sendiri.
Bakteria
Protease mikrob ialah salah satu kumpulan penting dalam pengeluaran enzim secara komersial-perindustrian. Kajian telah dijalankan untuk menentukan aktiviti proteolitik bakteria untuk menjelaskan peranan mereka dalam patogenesis penyakit berjangkit. Tumpuan adalah pada pemeriksaan bakteria asid laktik daripada pelbagai yogurt dan susu yang ditapai. Mereka diedarkan secara meluas dalam alam semula jadi. Ini adalah lactobacilli, lactococci, bifidobacteria, streptokokus, enterococci dan sporolactobacilli. Mereka dibahagikan kepada spesies, subspesies, varian dan strain.
Aktiviti proteolitik ialah ciri bakteria asid laktik yang sangat penting. Protease bakteria ialah enzim yang memangkinkan ikatan peptida hidrolisis dalam protein dan polipeptida. Mereka memainkan peranan penting dalam bioteknologi industri dan farmaseutikal. Kajian telah menunjukkan bahawa 13 strain mempunyai aktiviti proteolitik. Lima daripadanya iaitu L1, L2, L6, L7, L9 menunjukkan aktiviti paling tinggi.
Peptin
Aktiviti proteolitik pepsin diukur di bawah pengaruh medan magnet pada badan. Struktur molekul pepsin dicirikan oleh simetri spatial D. Pepsinogen proenzim yang tidak aktif disintesis dalam sel mukosa gastrik. Ia juga terdapat dalam pelbagai cecair biologi (darah, air kencing, cecair mani dan serebrospinal). Pepsinogen dicirikan oleh pengaktifan autokatalitik. Rembesannya dirangsang oleh saraf vagus, serat simpatetik, gastrin, histamin, secretin, dan cholecystokinin. Gastrin bertindak sebagai stimulator sel parietal. Polipeptida ini wujud dalam 2 bentuk yang mengandungi 34 dan 17 asid amino. Pengukuran aktiviti proteolitik pepsin berhubung dengan hemoglobin standard menunjukkan perubahan yang sama dalam aktiviti pencernaan enzim.
Proteolisis dan penyakit
proteolitik anomaliaktiviti dikaitkan dengan banyak penyakit. Dalam pankreatitis, kebocoran protease dan pengaktifan pramatangnya dalam pankreas membawa kepada auto-pencucuhan pankreas. Orang yang menghidap diabetes mungkin telah meningkatkan aktiviti lisosom dan degradasi protein tertentu mungkin meningkat dengan ketara. Penyakit radang kronik (rheumatoid arthritis) boleh menyebabkan pembebasan enzim lisosom ke dalam ruang ekstraselular. Ini memusnahkan tisu sekeliling. Ketidakseimbangan antara protease dan antiprotease boleh menyebabkan kemusnahan tisu paru-paru dalam emfisema yang disebabkan oleh merokok tembakau.
Penyakit lain termasuk distrofi otot, degenerasi kulit, penyakit pernafasan dan gastrousus, tumor malignan.
Proteolisis bukan enzimatik
Tulang belakang protein sangat stabil dalam air pada pH neutral dan suhu bilik, walaupun kadar hidrolisis ikatan peptida yang berbeza mungkin berbeza-beza. Separuh hayat pereputan ikatan peptida adalah antara 7 hingga 350 tahun.
Asid mineral yang kuat boleh menghidrolisis ikatan peptida dalam protein dengan mudah. Cara standard untuk menghidrolisis protein adalah dengan memanaskannya hingga 105°C atau merendamnya dalam asid hidroklorik selama 24 jam.
Kaedah penentuan
Terdapat beberapa kaedah untuk menentukan aktiviti proteolitik. Contohnya, hidrolisis kasein, hemoglobin atau azokasein. Kaedah pertama tidak mahal, tetapi kasein sukar untuk dibubarkan. Kaedah hidrolisis hemoglobin lebih mahal. Apabila menggunakannya, substrat mesti dinyahatur. Kaedah ketiga mengelakkan ini, tetapi ia juga tidak murah. Kaedah terpantas dan tidak mahal ialah penggunaan substrat susu. Ia termasuk kurang peralatan dan boleh digunakan dalam kursus latihan. Apa yang diperlukan hanyalah susu skim dan mandi air.
Prosedur eksperimen
Dua mililiter larutan penimbal (natrium asetat pH 5.0 yang mengandungi CaCI2) ditambah kepada 3 mililiter susu skim. Campuran ini disimpan pada suhu 30 °C dalam tab mandi air selama 10 minit. Untuk melihat proses pembekuan susu, sumber cahaya digunakan. Ia melangkau seberapa banyak saat yang diperlukan untuk menggumpal sekeping susu sebesar kepala jarum. Tempoh yang mencukupi untuk ketepatan adalah antara satu hingga dua minit. Blok enzim ditakrifkan sebagai jumlah yang diperlukan untuk membentuk serpihan terkumpul pertama dalam satu minit di bawah keadaan percubaan yang dipilih.
Protease sebagai agen antivirus
Pada masa ini, terdapat beberapa ubat yang diluluskan dengan aktiviti proteolitik untuk digunakan dalam rawatan jangkitan virus. Kebanyakannya digunakan terutamanya untuk merawat herpesvirus, virus immunodeficiency manusia, jangkitan syncytial pernafasan dan jangkitan virus influenza A. Ini adalah analog nukleosida yang bertindak dengan menghalang sintesis DNA virus.
Penyelidikan sepanjang dekad yang lalu telah menunjukkan bahawa protease adalah keperluan mutlak dalam kitaran hayat banyak virus. Pengaruh berlaku sama adamelalui pembelahan protein prekursor berat molekul tinggi untuk mendapatkan produk berfungsi, atau dengan pemangkinan protein struktur yang diperlukan untuk pemasangan dan morfogenesis zarah virus.
Sehingga kini, empat perencat protease telah diluluskan:
- "Saquinavir" (Invirase, Ro 31-8959).
- Indinavir (Crixivan, MK-639).
- "Ritonavir" (Norvir, AVT-538).
- "Nelfinavir" (Viracept, AG1343).
Ubat lain
Protease virus Picorna membentuk salah satu keluarga terbesar patogen manusia yang penting dari segi perubatan. Enterovirus dikaitkan dengan pelbagai sindrom klinikal, termasuk penyakit saluran pernafasan atas, meningitis aseptik, ensefalitis, miokarditis, penyakit tangan, kaki dan mulut. Dalam kes ini, protease akan membantu. Ekspektoran dengan aktiviti proteolitik:
- "Trypsin".
- "Ribonuclease".
- "Chimozin"
Ubat antirhinovirus lain yang berpotensi ialah Pleconaril.
