Cisteína proteasa - Cysteine protease
| Cisteína peptidasa, clan CA | |||||||||
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| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Peptidasa_C1 | ||||||||
| Pfam | PF00112 | ||||||||
| Clan pfam | CL0125 | ||||||||
| InterPro | IPR000668 | ||||||||
| INTELIGENTE | SM00645 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00126 | ||||||||
| MEROPS | C1 | ||||||||
| SCOP2 | 1aec / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| Superfamilia OPM | 355 | ||||||||
| Proteína OPM | 1m6d | ||||||||
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Las cisteína proteasas , también conocidas como tiol proteasas , son enzimas hidrolasas que degradan las proteínas . Estas proteasas comparten un mecanismo catalítico común que involucra un tiol de cisteína nucleófilo en una tríada o díada catalítica .
Descubierta por Gopal Chunder Roy en 1873, la primera cisteína proteasa que se aisló y caracterizó fue la papaína , obtenida de Carica papaya . Las cisteína proteasas se encuentran comúnmente en frutas como papaya , piña , higo y kiwi . La proporción de proteasa tiende a ser mayor cuando la fruta no está madura. De hecho, se sabe que docenas de látices de diferentes familias de plantas contienen cisteína proteasas. Las cisteína proteasas se utilizan como ingrediente en ablandadores de carne.
Clasificación
El sistema de clasificación de proteasas MEROPS cuenta con 14 superfamilias más varias familias actualmente no asignadas (a partir de 2013), cada una de las cuales contiene muchas familias . Cada superfamilia usa la tríada o díada catalítica en un pliegue de proteína diferente y, por lo tanto, representa la evolución convergente del mecanismo catalítico .
Para las superfamilias , P indica una superfamilia que contiene una mezcla de familias de clases de nucleófilos y C indica puramente cisteína proteasas. superfamilia. Dentro de cada superfamilia, las familias se designan por su nucleófilo catalítico (C denota cisteína proteasas).
Mecanismo catalítico
El primer paso en el mecanismo de reacción por el cual las cisteína proteasas catalizan la hidrólisis de enlaces peptídicos es la protonación de un tiol en el sitio activo de la enzima por un aminoácido adyacente con una cadena lateral básica , generalmente un residuo de histidina . El siguiente paso es el ataque nucleofílico por el azufre aniónico de la cisteína desprotonada sobre el carbono del carbonilo del sustrato . En esta etapa, se libera un fragmento del sustrato con un término amina , el residuo de histidina en la proteasa se restaura a su forma desprotonada y se forma un intermedio tioéster que une el nuevo término carboxi del sustrato al tiol de cisteína . Por lo tanto, a veces también se denominan tiol proteasas. El enlace tioéster se hidroliza posteriormente para generar un resto de ácido carboxílico en el fragmento de sustrato restante, mientras se regenera la enzima libre.
Importancia biológica
Las cisteína proteasas desempeñan funciones multifacéticas, prácticamente en todos los aspectos de la fisiología y el desarrollo. En las plantas, son importantes en el crecimiento y desarrollo y en la acumulación y movilización de proteínas de almacenamiento como en las semillas. Además, participan en las vías de señalización y en la respuesta a tensiones bióticas y abióticas . En los seres humanos y otros animales, son responsables de la senescencia y la apoptosis (muerte celular programada), las respuestas inmunitarias del MHC de clase II , el procesamiento de prohormonas y la remodelación de la matriz extracelular importante para el desarrollo óseo. La capacidad de los macrófagos y otras células para movilizar cisteína proteasas elastolíticas a sus superficies en condiciones especializadas también puede conducir a una degradación acelerada del colágeno y la elastina en los sitios de inflamación en enfermedades como la aterosclerosis y el enfisema . Varios virus (como la poliomielitis y la hepatitis C ) expresan todo su genoma como una sola poliproteína masiva y usan una proteasa para dividirla en unidades funcionales (por ejemplo, la proteasa del virus del grabado del tabaco ).
Regulación
Las proteasas se sintetizan generalmente como grandes proteínas precursoras llamadas zimógenos , como los precursores de serina proteasa tripsinógeno y quimotripsinógeno , y el precursor de proteasa aspártico pepsinógeno . La proteasa se activa mediante la eliminación de una proteína o segmento inhibidor. La activación se produce una vez que la proteasa se administra a un compartimento intracelular específico (por ejemplo, el lisosoma ) o al entorno extracelular (por ejemplo, el estómago ). Este sistema evita que la célula que produce la proteasa sea dañada por ella.
Los inhibidores de proteasa suelen ser proteínas con dominios que entran o bloquean un sitio activo de proteasa para evitar el acceso al sustrato . En la inhibición competitiva , el inhibidor se une al sitio activo, evitando así la interacción enzima-sustrato. En la inhibición no competitiva , el inhibidor se une a un sitio alostérico , que altera el sitio activo y lo hace inaccesible para el sustrato.
Los ejemplos de inhibidores de proteasa incluyen:
Usos
Productos farmacéuticos potenciales
Actualmente no existe un uso generalizado de cisteína proteasas como antihelmínticos aprobados y efectivos, pero la investigación sobre el tema es un campo de estudio prometedor. Se ha descubierto que las cisteína proteasas de plantas aisladas de estas plantas tienen altas actividades proteolíticas que se sabe que digieren las cutículas de nematodos , con muy baja toxicidad. Se han reportado resultados exitosos contra nematodos tales como Heligmosomoides bakeri , Trichinella spiralis , Nippostrongylus brasiliensis , Trichuris muris y Ancylostoma ceylanicum ; el microstoma de tenia Rodentolepis y el parásito acantocéfalo porcino Macracanthorynchus hirundinaceus . Una propiedad útil de las cisteína proteasas es la resistencia a la digestión ácida, lo que permite una posible administración oral . Proporcionan un mecanismo de acción alternativo a los antihelmínticos actuales y se cree que el desarrollo de resistencia es poco probable porque requeriría un cambio completo de la estructura de la cutícula del helminto .
En varias medicinas tradicionales , los frutos o el látex de la papaya, la piña y el higo se utilizan ampliamente para el tratamiento de las infecciones por gusanos intestinales tanto en humanos como en ganado .
Otro
Las cisteína proteasas se utilizan como aditivos alimentarios para el ganado para mejorar la digestibilidad de proteínas y aminoácidos.
Ver también
- Proteasa
- Enzima
- Proteólisis
- Tríada catalítica
- Evolución convergente
- Clan PA
- El mapa de proteólisis
- Inhibidor de proteasa (farmacología)
- Inhibidor de proteasa (biología)
- TopFIND : base de datos de especificidad de proteasas, sustratos, productos e inhibidores
- MEROPS - base de datos de grupos evolutivos de proteasas
Referencias
enlaces externos
- La base de datos en línea MEROPS para peptidasas y sus inhibidores: Cisteína peptidasas
- Cisteína + endopeptidasas en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
