Cisteína protease

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Saltar ata a navegación Saltar á procura
Cisteína peptidase, clan CA
Papain enzyme.png
Estrutura cristalina da cisteína peptidase papaína en complexo co seu inhibidor covalente E-64. Procedente de PDB 1PE6
Identificadores
SímboloPeptidase_C1
PfamPF00112
Pfam clanCL0125
InterProIPR000668
SMARTSM00645
PROSITEPDOC00126
MEROPSC1
SCOPe1aec / SUPFAM
OPM superfamily355
OPM protein1m6d

As cisteína proteases (ou proteases de cisteína ou cisteín proteases), tamén chamadas tiol proteases, son encimas que degradan proteínas. Estas proteases comparten un mecanismo catalítico común na que intervén un grupo tiol de cisteína nucleofílico que forma parte dunha díade ou tríade catalítica.

As cisteína proteases encóntranse comunmente en froitas, como a papaia, ananás, figos e kiwis. A proporción de protease contida adoita ser maior cando a froita está verde. De feito, os látex de ducias de familias de plantas conteñen cisteína proteases.[1] Tamén se utilizan como ingredientes en abrandadores de carne.[2]

Clasificación[editar | editar a fonte]

O sistema de clasificación de proteases de MEROPS comprende 14 superfamilias (cada unha das cales contén moitas familias) e mais varias familias actualmente non asignadas (en 2013). Cada superfamilia usa a díade ou tríade catalítica nun pregamento proteico distinto, polo que representan unha evolución converxente do mecanismo catalítico.

Para as superfamilias, P indica unha superfamilia que contén unha mestura de familias de clase nucleófila e C indica cisteína proteases. Dentro de cada superfamilia, as familias desígnanse polo seu nucleófilo catalítico (e C indica cisteína proteases).

Familias de cisteína proteases
Superfamilia Familias Exemplos
CA C1, C2, C6, C10, C12, C16, C19, C28, C31, C32, C33, C39, C47, C51, C54, C58, C64,

C65, C66, C67, C70, C71, C76, C78, C83, C85, C86, C87, C93, C96, C98, C101

Papaína (Carica papaya),[3] bromelaína (Ananas comosus), catepsina K (en hepáticas)[4] e calpaína (Homo sapiens)[5]
CD C11, C13, C14, C25, C50, C80, C84 Caspase-1 (Rattus norvegicus) e separase (Saccharomyces cerevisiae)
CE C5, C48, C55, C57, C63, C79 Adenaína (adenovirus humano tipo 2)
CF C15 Piroglutamil-peptidase I (Bacillus amyloliquefaciens)
CL C60, C82 Sortase A (Staphylococcus aureus)
CM C18 Peptidase 2 do virus da hepatite C (virus da hepatite C)
CN C9 Peptidase nsP2 do tipo do virus Sindbis (visus Sindbis)
CO C40 Dipeptidil-peptidase VI (Lysinibacillus sphaericus)
CP C97 Peptidase DeSI-1 (Mus musculus)
PA C3, C4, C24, C30, C37, C62, C74, C99 Protease TEV (do virus do gravado do tabaco, tobacco etch virus)
PB C44, C45, C59, C69, C89, C95 Precursor da amidofosforribosiltransferase (Homo sapiens)
PC C26, C56 Gamma-glutamil hidrolase (Rattus norvegicus)
PD C46 Proteína hedgehog (Drosophila melanogaster)
PE P1 Aminopeptidase DmpA (Ochrobactrum anthropi)
unassigned C7, C8, C21, C23, C27, C36, C42, C53, C75

Mecanismo catalítico[editar | editar a fonte]

Mecanismo de reacción da clivaxe dun enlace peptídico mediado por unha cisteína protease.
Véxase tamén: Tríade catalítica.

O primeiro paso do mecanismo de reacción polo cal as cisteína proteases catalizan a hidrólise de enlaces peptídicos é a protonación dun tiol dunha cisteína no sitio activo do encima por un aminoácido adxacente cunha cadea lateral básica, xeralmente un residuo de histidina. O seguinte paso é un ataque nucleofilico polo xofre aniónico da cisteína desprotonado sobre o carbono do carbonilo do substrato. Neste paso, libérase un fragmento do substrato cun extremo amino-terminal, o residuo de histidina da protease é restaurado á súa forma desprotonada e fórmase un enlace intermediario tioéster que une o novo carboxilo terminal do substrato ao tiol da cisteína. Por tanto, estes encimas tamén se denominan tiol proteases. O enlace tioéster é seguidamente hidrolizado para xerar un resto de ácido carboxílico no fragmento restante do substrato, mentres que se rexenera o encima libre.

Importancia biolóxica[editar | editar a fonte]

As cisteína proteases desempeñan unha función multifacética, intervindo virtualmente en todos os aspectos da fisioloxía e desenvolvemento. Nas plantas son importantes no crecemento e desenvolvemento e na acumulación e mobilización de proteínas almacenadas, como ocorre nas sementes. Ademais, está implicadas en vías de sinalización e na resposta a estreses bióticos e abióticos.[6] En humanos e outros animais, son responsables da senescencia e apoptose (morte celular programada), nas respostas inmunes de MHC de clase II, procesamento de prohormonas e na remodelación da matriz extracelular importante para o desenvolvemento óseo. A capacidade dos macrófagos e outras células de mobilizar cisteína proteases elastolíticas nas súas superficies en condicións especiais pode tamén orixinar unha degradación acelerada de coláxeno e elastina en sitios de inflamación e en doenzas como a aterosclerose e o enfisema.[7] Varios virus (como o da polio e a hepatite C) expresan o seu xenoma completo como unha soa poliproteína masiva e usan unha protease para cortala en unidades funcionais (por exemplo a protease TEV).

Regulación[editar | editar a fonte]

As proteases sintetízanse xeralmente como proteínas precursoras grandes chamadas cimóxenos, como os precursores das serina proteases tripsinóxeno e quimotripsinóxeno e o precursor da aspartico protease pepsinóxeno. A protease é activada pola eliminación dun segmento ou proteína inhibitorio. A activación ocorre unha vez que a protease se entrega nun compartimento intracelular específico (por exemplo, o lisosoma) ou no ambiente extracelular (por exemplo a cavidade do estómago). Este sistema impide que a célula que produce a protease sexa danada polo propio encima.

Os inhibidores das proteases adoitan ser proteínas con dominios que entran ou bloquean un sitio activo da protease para impediren o acceso do substrato. Na inhibición competitiva, o inhibidor únese ao sitio activo, o que impide a interacción encima-substrato. Na inhibición non competitiva, o inhibidor únese a un sitio alostérico, o que altera o sitio activo e faino inaccesible para o substrato.

Exemplos de inhibidores das proteases son:

Usos[editar | editar a fonte]

Posibles fármacos[editar | editar a fonte]

As cisteína proteases poderían utilizarse como tratamento contra vermes parasitos. Aínda que actualmente non hai un uso moi amplo de cisteína proteases como antihelmíntico aprobado e efectivo, estanse a facer investigacións moi prometedoras nese campo. As cisteína proteases illadas de certas plantas teñen elevada actividade proteolítica e sábese que dixiren as cutículas dos nematodos, con baixa toxicidade.[8] Informáronse de resultados exitosos contra nematodos como Heligmosomoides bakeri, Trichinella spiralis, Nippostrongylus brasiliensis, Trichuris muris e Ancylostoma ceylanicum; o platihelminto Rodentolepis microstoma, e o parasito porcino acantocéfalo Macracanthorynchus hirundinaceus.[9] Unha útil propiedade das cisteína proteases é a resistencia á dixestión ácida, o que permite a súa posible administración oral. Proporcionan un mecanismo de acción alternativo aos antihelmínticos de uso actual e o desenvolvemento de resistencias pénsase que é improbable porque requiriría un cambio completo na estrutura das cutículas dos vermes.

En varias medicinas tradicionais, os froitos ou o látex da papaia, ananás e figo son moi utilizados para o tratamento de parasitacións por vermes intestinais tanto en humanos coma no gando.

Outros[editar | editar a fonte]

As cisteína proteases son utilizadas como aditivos alimentarios para o gando para mellorar a dixestibilidade das proteínas e ácidos nucleicos.[10] Tamén se utilizan en abrandadores de carne.[2]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Domsalla A, Melzig MF (June 2008). "Occurrence and properties of proteases in plant latices". Planta Med. 74 (7): 699–711. PMID 18496785. doi:10.1055/s-2008-1074530. 
  2. 2,0 2,1 Muhammad Sajid Arshad, Joong-Ho Kwon, Muhammad Imran, Muhammad Sohaib, Alia Aslam, Iqra Nawaz. Plant and bacterial proteases: A key towards improving meat tenderization, a mini review. Cogent Food & Agriculture. Volume 2, 2016 - Issue 1. [1]
  3. Mitchel, R. E.; Chaiken, I. M.; Smith, E. L. (1970). "The complete amino acid sequence of papain. Additions and corrections". The Journal of Biological Chemistry 245 (14): 3485–92. PMID 5470818. 
  4. Sierocka, I; Kozlowski, L. P.; Bujnicki, J. M.; Jarmolowski, A; Szweykowska-Kulinska, Z (2014). "Female-specific gene expression in dioecious liverwort Pellia endiviifolia is developmentally regulated and connected to archegonia production". BMC Plant Biology 14: 168. PMC 4074843. PMID 24939387. doi:10.1186/1471-2229-14-168. 
  5. Sorimachi, H; Ohmi, S; Emori, Y; Kawasaki, H; Saido, T. C.; Ohno, S; Minami, Y; Suzuki, K (1990). "A novel member of the calcium-dependent cysteine protease family". Biological Chemistry Hoppe-Seyler. 371 Suppl: 171–6. PMID 2400579. 
  6. Grudkowska M, Zagdańska B (2004). "Multifunctional role of plant cysteine proteinases" (PDF). Acta Biochim. Pol. 51 (3): 609–24. PMID 15448724. doi:10.18388/abp.2004_3547. 
  7. Chapman HA, Riese RJ, Shi GP (1997). "Emerging roles for cysteine proteases in human biology". Annu. Rev. Physiol. 59: 63–88. PMID 9074757. doi:10.1146/annurev.physiol.59.1.63. 
  8. Stepek G, Behnke JM, Buttle DJ, Duce IR (July 2004). "Natural plant cysteine proteinases as anthelmintics?". Trends Parasitol. 20 (7): 322–7. PMID 15193563. doi:10.1016/j.pt.2004.05.003. 
  9. Behnke JM, Buttle DJ, Stepek G, Lowe A, Duce IR (2008). "Developing novel anthelmintics from plant cysteine proteinases". Parasit Vectors 1 (1): 29. PMC 2559997. PMID 18761736. doi:10.1186/1756-3305-1-29. 
  10. O'Keefe, Terrence (6 April 2012). "Protease enzymes improve amino acid digestibility". Wattagnet. Consultado o 6 January 2018. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]