Đặc điểm, chức năng và chủng loại của chemoproteinase



các metallicoproteinase hoặc metallicoprotease là các enzyme làm suy giảm protein và đòi hỏi sự có mặt của một nguyên tử kim loại để có hoạt động. Cánh tay thực hiện của tất cả các hoạt động được thực hiện bởi một tế bào là các enzyme.

Mặc dù nhiều protein đóng vai trò cấu trúc, một số lượng lớn khác, nếu không nói là hầu hết, thể hiện một số hoạt động xúc tác. Một nhóm các enzyme này chịu trách nhiệm làm suy giảm các protein khác.

Chung các enzyme này được gọi là proteinase hoặc protease. Nhóm các protease cần một nguyên tử kim loại hoạt động được gọi là metallicoproteinase.

Chỉ số

  • 1 chức năng
  • 2 Đặc điểm chung của metallicoproteinase
  • 3 Phân loại
    • 3.1 -Metoproteinase exopeptidasas
    • 3.2 -Mopoproteinase endopeptidasas
  • 4 chức năng và thay đổi khác
    • 4.1 Sửa đổi protein
    • 4.2 Ảnh hưởng đến sức khỏe
  • 5 bệnh lý liên quan
  • 6 công dụng chữa bệnh
  • 7 tài liệu tham khảo

Chức năng

Các protease, nói chung, hoàn thành một nhóm nhiệm vụ quan trọng và nhiều trong một tế bào. Nhiệm vụ toàn cầu nhất của tất cả là cho phép thay thế các protein có trong một tế bào.

Đó là, loại bỏ các protein cũ và cho phép thay thế chúng bằng các protein mới. Protein mới được tổng hợp de novo trên ribosome trong quá trình dịch mã.

Vai trò quan trọng nhất của metallicoproteinase, đặc biệt, là điều chỉnh hành vi của tế bào. Điều này đạt được bởi nhóm protease đặc biệt này kiểm soát sự hiện diện và thời gian hiện diện của các chất điều hòa phiên mã, chất trung gian phản ứng, thụ thể, protein cấu trúc màng và các bào quan bên trong, v.v..

Tùy thuộc vào chế độ thoái hóa của chúng, các protease, bao gồm cả metallicoproteinase, được phân loại thành endoprotease (metallicoendoprotease) hoặc exoprotease (metallicoproteinase)..

Các protein thoái hóa trước đây từ một đầu của protein (ví dụ: amino hoặc carboxyl). Mặt khác, endoprotease tạo ra các vết cắt bên trong protein với tính đặc hiệu cụ thể.

Đặc điểm chung của metallicoproteinase

Metalloproteinase có lẽ là nhóm protease đa dạng nhất trong số sáu loại tồn tại. Protease được phân loại theo cơ chế xúc tác của họ. Các nhóm này là các protease của cysteine, serine, threonine, axit aspartic, axit glutamic và các metallicoproteinase.

Tất cả các metallicoproteinase đòi hỏi một nguyên tử kim loại để có thể thực hiện quá trình cắt xúc tác của chúng. Kim loại có trong metallicoproteinase chủ yếu bao gồm kẽm, nhưng các metallicoproteinase khác sử dụng coban.

Để thực hiện chức năng của nó, nguyên tử kim loại phải được phối hợp một cách phối hợp với protein. Điều này được thực hiện thông qua bốn điểm liên lạc.

Ba trong số họ sử dụng một số axit amin nạp histidine, lysine, arginine, glutamate hoặc aspartate. Điểm phối hợp thứ tư được thực hiện bởi một phân tử nước.

Phân loại

Liên minh sinh hóa và sinh học phân tử quốc tế đã thiết lập một hệ thống phân loại enzyme. Trong hệ thống này, các enzyme được xác định bởi các chữ cái EC và một hệ thống gồm bốn số.

Số đầu tiên xác định các enzyme theo cơ chế hoạt động của chúng và chia chúng thành sáu lớp lớn. Số thứ hai phân tách chúng theo chất nền mà chúng hoạt động. Hai số còn lại làm cho sự phân chia thậm chí còn cụ thể hơn.

Bởi vì metallicoproteinase xúc tác các phản ứng thủy phân, chúng được xác định với số EC4, theo hệ thống phân loại này. Ngoài ra, chúng thuộc phân lớp 4, nơi chứa tất cả các hydrolase hoạt động trên các liên kết peptide.

Metalloproteinase, giống như phần còn lại của proteinase, có thể được phân loại theo vị trí của chuỗi polypeptide tấn công.

-Exopeptidase metallicoproteinase

Chúng hoạt động trên các liên kết peptide của các axit amin cuối cùng của chuỗi polypeptide. Dưới đây bao gồm tất cả các metallicoproteinase có hai ion kim loại xúc tác và một số có một ion kim loại duy nhất.

-Endopeptidase metallicoproteinase

Chúng hoạt động trên bất kỳ liên kết peptide nào trong chuỗi polypeptide dẫn đến hai phân tử polypeptide có trọng lượng phân tử thấp hơn.

Nhiều trong số các metallicoproteinase với một ion kim loại xúc tác duy nhất hoạt động theo cách này. Dưới đây là các ma trận metallicoproteinase và protein ADAM

Matrixopopoteinase (MMP)

Chúng là các enzyme có khả năng hoạt động xúc tác trên một số thành phần của ma trận ngoại bào. Ma trận ngoại bào là tập hợp của tất cả các chất và vật liệu là một phần của mô và nằm ở bên ngoài tế bào.

Chúng là một nhóm các enzyme có mặt trong các quá trình sinh lý, và chúng tham gia vào sự thay đổi hình thái và chức năng của nhiều mô.

Ví dụ, trong các cơ xương, chúng đóng vai trò rất quan trọng trong việc hình thành, tu sửa và tái tạo mô cơ. Họ cũng hành động trên các loại collagens khác nhau có trong ma trận ngoại bào.

Collagenase (MMP-1, MMP-8, MMP-13, MMP-18)

Enzyme thủy phân hoạt động trên collagen loại I, II và III được tìm thấy giữa các tế bào. Sản phẩm của quá trình dị hóa của các chất bị biến tính collagen hoặc gelatin.

Ở động vật có xương sống, enzyme này được sản xuất bởi các tế bào khác nhau, chẳng hạn như nguyên bào sợi và đại thực bào, cũng như bởi các tế bào biểu mô. Chúng cũng có thể tác động lên các phân tử khác của ma trận ngoại bào.

Gelatinase (MMP-2, MMP-9)

Chúng góp phần vào quá trình dị hóa của collagens loại I, II và III. Họ cũng tác động lên collagen hoặc gelatin bị biến tính thu được sau tác dụng của collagenase.

Estromalysin (MMP-3, MMP-10, MMP-11)

Chúng hoạt động trên collagens loại IV và trên các phân tử khác của ma trận ngoại bào liên quan đến collagen. Hoạt tính của nó trên gelatin bị hạn chế.

Matrilysins (MMP-7, MMP-26).

Họ là metallicoproteinasas cấu trúc đơn giản hơn so với phần còn lại. Chúng có liên quan đến các tế bào biểu mô khối u.

Các loại thuốc luyện kim liên quan đến màng (MT-MMP)

Đây là một phần của màng đáy. Họ tham gia vào các hoạt động phân giải protein của các metallicoproteinase ma trận khác.

Neprilysin

Neprilysin là một metallicoproteinase ma trận có kẽm dưới dạng ion xúc tác. Nó chịu trách nhiệm thủy phân các peptide trong dư lượng kỵ nước đầu cuối amino.

Enzyme này được tìm thấy trong nhiều cơ quan, bao gồm thận, não, phổi, cơ trơn mạch máu, cũng như nội mô, tim, máu, tế bào mỡ và nguyên bào sợi..

Neprilysin rất cần thiết cho sự thoái hóa chuyển hóa của các peptide vận mạch. Một số peptide này hoạt động như thuốc giãn mạch, nhưng một số khác có tác dụng co mạch.

Sự ức chế của neprisiline, cùng với sự ức chế thụ thể angiotensin, đã trở thành một liệu pháp thay thế rất hứa hẹn trong điều trị bệnh nhân suy tim..

Kim loại ma trận khác

Có một số metallicoproteinase không thuộc bất kỳ loại nào trước đây. Ví dụ về chúng tôi có MMP-12; MMP-9; MMP-20; MMP-22; MMP-23 và MMP-28.

-Protein ADAM

ADAM (A Disintegrin And Metalloprotease, theo tên tiếng Anh của nó) là một nhóm các metallicoproteinase, được gọi là metallicoprotease - disintegrins.

Chúng bao gồm các enzyme cắt hoặc loại bỏ các phần protein được loại trừ khỏi tế bào bởi màng của tế bào này..

Một số ADAM, đặc biệt là ở người, thiếu một miền protease chức năng. Trong số các chức năng chính của nó là hoạt động trên sự sinh tinh trùng và tinh trùng - hợp nhất noãn. Chúng là thành phần quan trọng trong nọc độc của nhiều loài rắn.

Các chức năng và thay đổi khác

Điều chỉnh protein

Metalloproteinase có thể tham gia vào quá trình biến đổi (trưởng thành) của một số protein trong các quá trình sau dịch mã.

Điều này có thể xảy ra đồng thời với, hoặc sau đó, sự tổng hợp protein mục tiêu hoặc tại vị trí cuối cùng nơi nó cư trú để thực hiện chức năng của nó. Điều này thường đạt được với sự phân cắt của một số lượng hạn chế axit amin của phân tử mục tiêu.

Trong các phản ứng phân cắt rộng hơn, protein trắng có thể bị suy giảm hoàn toàn.

Ảnh hưởng đến sức khỏe

Bất kỳ sự thay đổi nào trong hoạt động của metallicoproteinase đều có thể có tác dụng không mong muốn đối với sức khỏe của con người. Ngoài ra, một số quá trình bệnh lý khác liên quan đến một cách nào đó sự tham gia của nhóm enzyme quan trọng này.

Matrix metallicoproteinase 2, ví dụ, đóng một vai trò quan trọng trong cuộc xâm lược của ung thư, sự tiến triển và di căn của nó, bao gồm cả ung thư nội mạc tử cung. Trong các trường hợp khác, sự thay đổi cân bằng nội môi của MMEs có liên quan đến viêm khớp, viêm và một số loại ung thư.

Cuối cùng, metallicoproteinase hoàn thành các chức năng khác trong tự nhiên không liên quan trực tiếp đến sinh lý của cá nhân sản xuất ra chúng. Đối với một số động vật, ví dụ, việc sản xuất chất độc rất quan trọng trong chế độ sinh tồn của chúng.

Trên thực tế, nọc độc của nhiều loài rắn chứa hỗn hợp phức tạp của các hợp chất hoạt tính sinh học. Trong số đó có một số metallicoproteinase gây chảy máu, tổn thương mô, phù, hoại tử, trong số các tác dụng khác ở nạn nhân.

Bệnh lý liên quan

Người ta đã xác định rằng các enzyme của gia đình MMP tham gia vào sự phát triển của các bệnh khác nhau; bệnh ngoài da, rối loạn chức năng mạch máu, xơ gan, khí phế thũng phổi, thiếu máu não, viêm khớp, viêm nha chu và ung thư di căn, trong số những người khác.

Người ta tin rằng sự đa dạng của các dạng có thể xảy ra trong ma trận metallicoproteinase có thể ủng hộ sự thay đổi của một số cơ chế điều hòa di truyền, dẫn đến cách này thay đổi cấu hình di truyền.

Để ức chế sự phát triển của các bệnh lý liên quan đến MMP, các chất ức chế khác nhau của metallicopreinase, cả tự nhiên và nhân tạo, đã được sử dụng..

Các chất ức chế tự nhiên đã được phân lập từ nhiều sinh vật biển, bao gồm cá, động vật thân mềm, tảo và vi khuẩn. Mặt khác, các chất ức chế tổng hợp thường chứa một nhóm chelating liên kết và làm bất hoạt ion kim loại xúc tác. Tuy nhiên, kết quả thu được với các liệu pháp này vẫn chưa được kết luận.

Công dụng chữa bệnh

Các metallicoproteinase ma trận sở hữu một số công dụng chữa bệnh. Chúng được sử dụng để điều trị bỏng, cũng như các loại loét khác nhau. Chúng cũng đã được sử dụng để loại bỏ mô sẹo và để tạo điều kiện cho quá trình tái tạo trong cấy ghép nội tạng.

Tài liệu tham khảo

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walters, P. (2014) Sinh học phân tử của tế bào, 6thứ Phiên bản. Vòng hoa Khoa học, Tập đoàn Taylor & Francis. Abingdon-on-Thames, Vương quốc Anh.
  2. Caley, M. P., Martins, V.L.C., O'Toole, E.A. (2015) Metalloproteinase và chữa lành vết thương. Những tiến bộ trong Chăm sóc vết thương, 4: 225-234.
  3. Löffek, S., Schilling, O., Franzke, C.-W. (2011) Vai trò sinh học của ma trận metallicoproteinase: một sự cân bằng quan trọng. Tạp chí hô hấp châu Âu, 38: 191-208.
  4. Opalińska, M., Jańska, H. (2018) AAA protease: người bảo vệ chức năng ty thể và cân bằng nội môi. Các tế bào, 7: 163. doi: 10.3390 / ô7100163.
  5. Rima, M., Alavi-Naini, S.M., Karam, M., Sadek, R., Sabatier, J. Phân tử.