Πρωτεάση

Η πρωτεάση (από τα αρχαία ελληνικά πρωτεῖος - πρωτογενής + άω - αποσυνθέτω) είναι ένα ένζυμο που καταλύει την υδρόλυση των πεπτιδικών δεσμών σε πρωτεΐνες, πεπτίδια και άλλα βιοπολυμερή. Οι πρωτεάσες ονομάζονται επίσης πεπτιδικές υδρολάσες ή πρωτεϊνάσες.

Οι πρωτεάσες παίζουν σημαντικό ρόλο σε πολλές βιολογικές διεργασίες, όπως η πέψη των τροφίμων, η ενεργοποίηση και απενεργοποίηση πρωτεϊνών, η ρύθμιση των κυτταρικών διεργασιών και η απόπτωση. Εμπλέκονται σε ασθένειες όπως ο καρκίνος, οι φλεγμονές, οι λοιμώξεις.

Οι πρωτεάσες ταξινομούνται σύμφωνα με τον καταλυτικό τους μηχανισμό, τη δομή της ενεργού θέσης, το βέλτιστο pH και την ειδικότητα του υποστρώματος. Οι κύριες κατηγορίες πρωτεασών: σερίνη, κυστεΐνη, ασπαρτικό, μεταλλοπρωτεϊνάσες κ.λπ.

Οι αναστολείς πρωτεάσης χρησιμοποιούνται ως φάρμακα, για παράδειγμα για τη θεραπεία του HIV, της ηπατίτιδας C, της υπέρτασης και των φλεγμονωδών ασθενειών. Οι πρωτεάσες χρησιμοποιούνται επίσης στη βιομηχανία, για παράδειγμα στην παραγωγή απορρυπαντικών και στη βιομηχανία τροφίμων.

Οι πρωτεάσες (πρωτεολυτικά ένζυμα) είναι ειδικές πρωτεΐνες που διασπούν τους πεπτιδικούς δεσμούς μεταξύ αμινοξέων σε μια πολυπεπτιδική αλυσίδα για να σχηματίσουν αμινοξέα:

+ για τρία και περισσότερα πολυπεπτίδια χαμηλού μοριακού βάρους (δι-, τρι-, τετρα-, ολιγοπεπτίδια). + μεμονωμένα αμινοξέα. + μονάδες ολιγοσακχαριτών του πεπτιδίου (για παράδειγμα, δι- ή πολυσακχαρίτες).

Διακρίνονται σε ένζυμα που εξαρτώνται από την πυριδίνη (ενδοπεπτιδάσες), των οποίων η δράση προκαλείται από τον εστέρα φωσφορικού ασβεστίου Ca2+ και σε ένζυμα ανεξάρτητα από την πυριδίνη (εξωπεπτιδάσες). Τα τελευταία, κατά την υδρόλυση του πεπτιδικού δεσμού, δεν απελευθερώνουν ελεύθερο αμινοκατιόν οκτανίου και παρουσιάζουν ευρύ φάσμα δράσης. Λόγω αυτού, είναι ένα σύστημα υδρολάσης για την καταστροφή των πρωτεϊνικών συμπλεγμάτων. Αντίθετα, οι πρώτες μέθοδοι υδρολύουν τους πεπτιδικούς δεσμούς και χρησιμοποιούν το σχηματιζόμενο ελεύθερο κατιόν οκτανίου. Οι ενδοπρωτεϊνάσες, με τη σειρά τους, μπορούν να χωριστούν ανάλογα με τη δράση τους σε νουκλεάσες (DNAases) και μεταλλοπρωτεϊνάσες (διακρίνονται από το ελεύθερο μέταλλο Ca+).

Οι εξω- και οι ενδοπρωτεϊνάσες χωρίζονται σε κατηγορίες ανάλογα με τον μηχανισμό δράσης τους: τύπος:

+ Ουδέτερο - δεν απαιτούν συμπαράγοντες. Ονομάζονται ανεξάρτητες πρωτεάσες χωρίς να εκκρίνουν συμπαράγοντα. + Ενεργοποιητές - πρωτεΐνες. Η δράση ενεργοποιείται από τη δέσμευση και τη διάσπαση της ασπαρίνης (ή άλλων μονομερών), απαιτώντας myonecrotex και περίπου 6 ιόντα Na+ για την έναρξη του καταλυτικού κύκλου. Μεταξύ αυτών είναι: αλκαλικά και όξινα. + Μεταλλοπρωτεάσες - συνδυάζουν τις θετικές ιδιότητες του πρώτου και του δεύτερου και απαιτούν ένα σύμπλεγμα μεταλλικών ιόντων και οξέος για τη δραστηριότητά τους. Μεταξύ αυτών, γίνεται διάκριση μεταξύ ψευδάργυρου και αργυροεξαρτώμενου, τα οποία περιλαμβάνονται επίσης στην κατηγορία των μεταλλοενεργοποιημένων. Η δραστηριότητα εξαρτάται επίσης από το Ca+. Η κύρια ομάδα των μεταλλοπρωτεασών που εξαρτώνται από Zn2+ αντιπροσωπεύεται από σερίνη, θειόλη, κυστεΐνη και ασπαρτικές ενδοπεπτιδάσες. Επιπλέον, διαθέτουν αμιδάση και λυσυλοξειδάση. Τα οξέα κυστεΐνης εξασφαλίζουν την παραγωγή ενεργών μορφών σεροτονίνης. Οι θειόλες καταστρέφουν το αίμα και την ανοσοσφαιρίνη και τα συμπλέγματα συμπληρώματος, η ασπαρίνη έχει κασπάση, η οποία παρέχει αντιμικροβιακή δράση.

Η πιο βασική ομάδα ενζυματικών ενδοπεπτιδίων έχει εκκριτική δραστηριότητα - οι εξωκρινείς παγκρεατικές πρωτεάσες, οι οποίες συμμετέχουν στην πέψη και είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες. Ακολουθούν η τρυψίνη, η χυμοθρυψίνη και η ελαστάση - οι κύριοι συμμετέχοντες στην πρωτεόλυση πρωτεϊνών και γλυκοπρωτεϊνών. Η εντερική πρωτεϊνάση είναι η πιο αδύναμη εξωπρωτεάση.