Карактеристике, функције и типови металопротеиназа



Тхе металопротеиназе или металопротеазе су ензими који деградирају протеине и захтевају присуство металног атома да имају активност. Извршна рука свих активности које спроводи ћелија су ензими.

Иако многи протеини играју структуралну улогу, други велики број, ако не и већина, показују неку каталитичку активност. Група ових ензима је одговорна за разградњу других протеина.

Заједно ови ензими се називају протеиназе или протеазе. Група протеаза која захтева активирање атома метала назива се металопротеиназе.

Индек

  • 1 Функције
  • 2 Опште карактеристике металопротеиназа
  • 3 Класификација
    • 3.1 -Металопротеиназе екопептидасас
    • 3.2 -Металопротеиназе ендопептидасас
  • 4 Остале функције и измене
    • 4.1 Модификација протеина
    • 4.2 Ефекти на здравље
  • 5 Повезане патологије
  • 6 Терапијска употреба
  • 7 Референце

Функције

Протеазе генерално испуњавају важну и бројну групу задатака у ћелији. Највише глобални задатак је да се омогући замена протеина присутних у ћелији.

То значи елиминисати старе протеине и омогућити њихову замену новим протеинима. Синтетишу се нови протеини де ново на рибозомима током процеса превођења.

Најважнија улога металопротеиназа, посебно, је регулисање понашања ћелије. Ово се постиже овом посебном групом протеаза које контролишу присуство и време присуства транскрипционих регулатора, медијатора реакције, рецептора, мембранских структурних протеина и унутрашњих органела, итд..

У зависности од њиховог начина деградације, протеазе, укључујући и металопротеиназе, класификују се у ендопротеазе (металоендопротеазе) или егзопротеазе (металопротеиназе)..

Бивши деградирају протеине са једног краја протеина (тј. Амино или карбоксил). Ендопротеазе, с друге стране, праве резове унутар протеина са специфичном специфичношћу.

Опште карактеристике металопротеиназа

Металопротеиназе су можда најразличитија група протеаза шест које постоје. Протеазе су класификоване према њиховом каталитичком механизму. Ове групе су протеазе цистеина, серина, треонина, аспарагинске киселине, глутаминске киселине и металопротеиназе..

Све металопротеиназе захтевају атом метала да би могли да изврше каталитички рез. Метали присутни у металопротеиназама углавном укључују цинк, али друге металопротеиназе користе кобалт.

Да би извршио своју функцију, атом метала мора бити координиран на координиран начин са протеином. То се постиже кроз четири тачке контакта.

Три од њих користе неке од аминокиселина оптерећених хистидином, лизином, аргинином, глутаматом или аспартатом. Четврту координациону тачку чини молекул воде.

Класификација

Међународна унија биокемије и молекуларне биологије успоставила је систем класификације ензима. У овом систему ензими су идентификовани словима ЕЦ и кодираним системом од четири броја.

Први број идентификује ензиме према њиховом механизму деловања и дели их у шест великих класа. Други број их раздваја према супстрату на коме дјелују. Друга два броја чине подјеле још специфичнијима.

Пошто металопротеиназе катализују реакције хидролизе, оне се идентификују бројем ЕЦ4, према овом систему класификације. Поред тога, они припадају поткласи 4, у којој су смјештене све хидролазе које дјелују на пептидне везе.

Металопротеиназе, као и остале протеазе, могу се класификовати према месту полипептидног ланца који напада.

-Екопептидасе металлопротеинасес

Они делују на пептидне везе терминалних аминокиселина полипептидног ланца. Овдје су укључене све металопротеиназе које имају два каталитичка иона метала и неке са једним металним јоном.

-Ендопептидасе металлопротеинасес

Они делују на било коју пептидну везу унутар полипептидног ланца што резултира у два молекула полипептида ниже молекулске масе.

Многи од металопротеиназа са једним каталитичким металним јоном делују на овај начин. Овде се налазе матричне металопротеиназе и АДАМ протеини

Матричне металопротеиназе (ММП)

Они су ензими способни да дјелују каталитички на неке компоненте екстрацелуларног матрикса. Екстрацелуларни матрикс је скуп свих супстанци и материјала који су део ткива и који се налазе на спољашњој страни ћелија.

Они су бројна група ензима присутних у физиолошким процесима, и учествују у морфолошким и функционалним променама многих ткива.

У скелетним мишићима, на пример, они играју веома важну улогу у формирању, ремоделирању и регенерацији мишићног ткива. Они такође делују на различите типове колагена присутних у екстрацелуларном матриксу.

Колагеназе (ММП-1, ММП-8, ММП-13, ММП-18)

Хидролитички ензими који делују на колаген типа И, ИИ и ИИИ који се налазе између ћелија. Добија се продукт катаболизма ових супстанци, денатурираног колагена или желатине.

Код кичмењака овај ензим производе различите ћелије, као што су фибробласти и макрофаги, као и епителне ћелије. Они такође могу да делују на друге молекуле екстрацелуларног матрикса.

Гелатиназе (ММП-2, ММП-9)

Они доприносе катаболизму колагена типа И, ИИ и ИИИ. Они такође делују на денатурирани колаген или желатин који се добијају после дејства колагеназа.

Естромализини (ММП-3, ММП-10, ММП-11)

Они делују на колагене типа ИВ и на друге молекуле екстрацелуларног матрикса повезане са колагеном. Његова активност на желатину је ограничена.

Матрилизини (ММП-7, ММП-26).

Они су металопротеинасас структурно једноставнији од осталих. Они су повезани са туморским епителним ћелијама.

Металопротеазе повезане са мембраном (МТ-ММП)

Они су део базалних мембрана. Учествују у протеолитичким активностима других металопротеиназа матрикса.

Неприлисин

Неприлизин је матрична металопротеиназа која има цинк као катализаторски ион. Он је одговоран за хидролизу пептида у амино-терминалном хидрофобном остатку.

Овај ензим се налази у бројним органима, укључујући бубрег, мозак, плућа, васкуларне глатке мишиће, као и ендотелне, срчане, крвне, масне ћелије и фибробласте..

Неприлизин је неопходан за метаболичку деградацију вазоактивних пептида. Неки од ових пептида делују као вазодилататори, али други имају вазоконстрикторне ефекте.

Инхибиција неприсилина, заједно са инхибицијом ангиотензинског рецептора, постала је веома обећавајућа алтернативна терапија у лечењу пацијената са срчаном инсуфицијенцијом..

Друге металопротеиназе матрикса

Постоје неке металопротеиназе које не спадају ни у једну од претходних категорија. Њихов пример имамо ММП-12; ММП-9; ММП-20; ММП-22; ММП-23 и ММП-28.

-АДАМ протеини

АДАМ (Дисинтегрин и металопротеаза, по њеном енглеском називу) су група металопротеиназа, познатих као металопротеазе - дисинтегрини.

Они укључују ензиме који секу или уклањају делове протеина који су из ћелије искључени мембраном ове ћелије..

Неки АДАМ, посебно код људи, немају функционални протеазни домен. Међу његовим главним функцијама је деловање на сперматогенезу и фузију спермија. Они су важна компонента отрова многих змија.

Остале функције и измене

Протеин модифицатион

Металопротеиназе могу учествовати у модификацији (сазревању) неких протеина у пост-транслационим процесима.

Ово се може десити истовремено или после синтезе циљног протеина или на финалном месту где се налази да би се извршила његова функција. Ово се обично постиже цијепањем ограниченог броја аминокиселинских остатака циљног молекула.

У екстензивнијим реакцијама цијепања, бијели протеини могу бити потпуно деградирани.

Ефекти на здравље

Свака промена у функционисању металопротеиназа може имати нежељене ефекте на здравље човека. Поред тога, неки други патолошки процеси на неки начин укључују учешће ове важне групе ензима.

Матрична металопротеиназа 2, на пример, игра важну улогу у инвазији раком, његовом прогресијом и метастазама, укључујући рак ендометријума. У другим случајевима, промена хомеостазе ММЕ је повезана са артритисом, упалом и неким типовима рака.

Коначно, металопротеиназе испуњавају друге функције у природи које нису директно повезане са физиологијом појединца који их производи. Код неких животиња, на пример, производња отрова је важна у њиховом начину преживљавања.

У ствари, отров многих змија садржи комплексну мешавину биоактивних једињења. Међу њима је неколико металопротеиназа које узрокују крварење, оштећење ткива, едем, некрозу, између осталих ефеката код жртве..

Повезане патологије

Утврђено је да ензими породице ММП учествују у развоју различитих болести; болести коже, васкуларне дисфункције, цироза, плућни емфизем, церебрална исхемија, артритис, пародонтитис и метастазе рака,.

Сматра се да велика разноликост облика који се могу појавити у металопротеиназама матрикса може допринети промени неколико механизама генетске регулације, што доводи до промене у генетичком профилу..

Да би се инхибирао развој патологија повезаних са ММП, коришћени су различити инхибитори металопреиназа, како природних тако и вештачких..

Природни инхибитори су изоловани из бројних морских организама, укључујући рибе, мекушце, алге и бактерије. Синтетски инхибитори, с друге стране, генерално садрже хелатну групу која се везује и инактивира каталитички метални јон. Резултати добијени овим терапијама, међутим, нису били коначни.

Терапијска употреба

Металопротеиназе матрикса поседују неколико терапеутских примена. Користе се за лечење опекотина, као и за различите типове чирева. Они су такође коришћени за елиминисање ожиљног ткива и за олакшавање процеса регенерације у трансплантацији органа.

Референце

  1. Албертс, Б., Јохнсон, А., Левис, Ј., Рафф, М., Робертс, К., Валтерс, П. (2014) Молекуларна биологија ћелије, 6тх Едитион. Гарланд Сциенце, Таилор & Францис Гроуп. Абингдон-он-Тхамес, Велика Британија.
  2. Цалеи, М.П., ​​Мартинс, В.Л.Ц., О'Тооле, Е.А. (2015) Металопротеиназе и зарастање рана. Адванцес ин Воунд Царе, 4: 225-234.
  3. Лоффек, С., Сцхиллинг, О., Франзке, Ц.-В. (2011) Биолошка улога матричних металопротеиназа: критични баланс. Еуропеан Респиратори Јоурнал, 38: 191-208.
  4. Опалинска, М., Јанска, Х. (2018) ААА протеазе: чувари митохондријске функције и хомеостазе. Целлс, 7: 163. дои: 10.3390 / целлс7100163.
  5. Рима, М., Алави-Наини, С.М., Карам, М., Садек, Р., Сабатиер, Ј.-М., Фајлоун, З. (2018) Випери Блиског Истока: богат извор биоактивних молекула. Молекуле.