| Cisteinska peptidaza | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Kristalna struktura cistein peptidazepapainskog kompleksa sa kovalentnim inhibitorom E-64. | |||||||||
| Identifikatori | |||||||||
| Simbol | Peptidase_C1 | ||||||||
| Pfam | PF00112 | ||||||||
| Pfam klan | CL0125 | ||||||||
| InterPro | IPR000668 | ||||||||
| SMART | SM00645 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00126 | ||||||||
| MEROPS | C1 | ||||||||
| SCOP2 | 1aec /SCOPe /SUPFAM | ||||||||
| OPM superporodica | 420 | ||||||||
| OPM protein | 1m6d | ||||||||
| |||||||||
Cisteinske proteaze – poznate i kaotiolske proteaze – suenzimi koji degradirajuproteine. Ove proteaze imaju zajedničkekatalitske mehanizme koji uključujunukleofilnicisteinskitiol ukatalitskoj trijadi ili dijadi.
Csteinske proteazw su općenito nalaze uvoću, uključujućipapaju,ananassmokvu ikivi. Proporcija proteaza je veća u nezrelom voću. Ustvari, poznato je nekoliko porodica čiji predstavnici sadrže cistein proteaze.[1] Cisteinske proteaze se upotrebljavaju kao ingradijenti – sastojci za učvršćivanjemesa.[2][3][4][5][6]
MEROPS sistem klasifikacije proteaza uračunava 14proteinskih natporodica plus nekoliko neoznačenih (do2013.), a svaka sadrži mnogoporodica. Svaka superporodica imakatalitsku trijadu ili dijadu u različitim proteinskim naborima i tako ukazuju nakonvergentnu evolucijukatalitskog mehanizma.
Za proteinske natporodice, P = natporodica sadrži mješavinunukleofila familija klase, C = natporodica čistih cisteinskih proteazna. U svakoj natporodici, proteinske porodice su označene karakterističnim nukleofilom (C = cistein proteaze).
Porodica cistein proteaza
Prvi korak u reakcijskom mehanizmu kojim cisteinske proteaze kataliziraju hidrolizu peptidnih veza je deprotonacijatiola naaktivnom mjestuenzima, pomoću susjedneaminokiseline s baznimbočnim lancem, obično ostatkomhistidina. Sljedeći korak jenukleofilni napaddeprotoniranog cisteinaanionskogsumpora nasupstratukarbonilnogugljika. U ovom koraku, fragment supstrata se oslobađa saminskim krajem, ahistidinski ostatak uproteazi vraća se u svoj deprotonirani oblik, atioesternom međuvezom formira se novikarboksi-terminal supstrata za cisteinskitiol. Stoga se ponekad nazivaju i tiol-proteazama.tioesterska veza se zatimhidrolizira, kako bi se stvoriokarboksilnokiselinski dio na preostalom fragmentu supstrata, dok se regenerira slobodni enzim.
Cisteinske proteaze imaju višestruke uloge, gotovo u svakom aspektu fiziologije i razvoja. U biljkama su važni u rastu i razvoju te u akumulaciji i mobilizaciji skladišnih proteina, kao što su i sjemenkama. Osim toga, uključene su usignalni put i u odgovoru nabiotske iabiotske stresove.[10] U ljudi i ostalih životinja, odgovorne su zastarenje iapoptoze (programirana ćelijska smrt),MHC klase IIimunski odgovor,prohormonsko procesuiranje i remodeliranjevanćelijskog matriksa važnog za razvoj kosti. Sposobnostmakrofagnih i drugih ćelija da mobiliziraju elastolitske cisteinske proteaze na svoje površine u specijaliziranim uvjetima također može dovesti do ubrzane degradacijekolagena ielastina na mjestimaupale ubolesti, kao što suateroskleroza iemfizem.[11] Nekoliko virusa (kao što supolio ihepatitis C) eksprimiraju svoj cijeligenom kao jedan masivnipoliprotein i koriste proteazu da ga cijepaju u funkcionalne jedinice ( naprimjer,proteaza virusa jetkanja duhana).
Proteaze se obično sintetiziraju kao veliki prekursorski proteini zvanizimogeni, kao što suserinskoproteazni prekursoritripsinogen ihimotripsinogen, teasparaginskoproteazni prekursorpepsinogen. Proteaza se aktivira uklanjanjem inhibitornog segmenta ili proteina. Aktivacija se događa nakon što se proteaza dostavi u određeni unutarćelijski odjeljak (naprimjerlizosom) ili vanćelijsku okolinu (naprimjerželudac). Ovaj sistem sprječava da se oštetićelija koja proizvodi proteazu.
Proteazniinhibitori obično su proteini sadomenima koji ulaze u ili blokirajuaktivno mjesto proteaza, kako bi spriječili pristupsupstratu. Ukompetitivnoj inhibiciji, inhibitor se veže na aktivno mjesto, čime se sprječava interakcija enzima i supstrata. Unekompetitivnoj inhibiciji, inhibitor se veže naalosterno mjesto, što mijenja aktivno mjesto i čini ga nedostupnim supstratu.
Primjeri inhibitora proteaze uključuju:
Još ne postoji široka upotreba cisteinskih proteaza kao odobrenih i učinkovitihanthelmintika, ali istraživanje ove teme je polje koje obećava. Utvrđeno je da biljne cisteinske proteaze izolirane iz ovih biljaka imaju visokeproteolitske aktivnosti za koje se zna da probavljajunematodnekutikule, uz vrlo nisku toksičnost.[12] Zabilježeni su uspješni rezultati protivnematoda kao što suHeligmosomoides bakeri,Trichinella spiralis,Nippostrongylus brasiliensis,Trichuris muris iAncylostoma ceylanicum;trakavicaRodentolepis microstoma isvinjskiakantocefalni parazitMacracanthorynchus hirundinaceus.[13] Korisno svojstvo cisteinskih proteaza je otpornost na kiselu probavu, što omogućujeoralno davanje. Oni pružaju alternativni mehanizam djelovanja postojećim antelminticima i smatra se da je razvoj rezistencije malo vjerojatan jer bi zahtijevao potpunu promjenu strukture helmintskihkutikula.
U nekoliko lijekovatradicionalne medicine,plodovi ililateks papaje,ananasa ismokve naširoko se koriste za liječenjeinfekcijacrijevnih glista i kod ljudi i kodstoke .
Cisteinske proteaze koriste se kao aditivi za stoku za poboljšanje probavljivosti proteina iaminokiselina.[14]
