Proteaza

Proteaza (od starożytnego greckiego πρωτεῖος – pierwotna + άω – rozkładać) to enzym katalizujący hydrolizę wiązań peptydowych w białkach, peptydach i innych biopolimerach. Proteazy nazywane są także hydrolazami peptydowymi lub proteinazami.

Proteazy odgrywają ważną rolę w wielu procesach biologicznych, takich jak trawienie pokarmu, aktywacja i inaktywacja białek, regulacja procesów komórkowych i apoptoza. Są zaangażowane w choroby takie jak nowotwory, stany zapalne, infekcje.

Proteazy są klasyfikowane według ich mechanizmu katalitycznego, struktury miejsca aktywnego, optymalnego pH i specyficzności substratu. Główne klasy proteaz: seryna, cysteina, asparaginian, metaloproteinazy itp.

Inhibitory proteazy stosuje się jako leki, na przykład w leczeniu HIV, wirusowego zapalenia wątroby typu C, nadciśnienia i chorób zapalnych. Proteazy znajdują także zastosowanie w przemyśle, np. przy produkcji detergentów oraz w przemyśle spożywczym.

Proteazy (enzymy proteolityczne) to specyficzne białka, które rozszczepiają wiązania peptydowe pomiędzy aminokwasami w łańcuchu polipeptydowym, tworząc aminokwasy:

+ dla polipeptydów trzy- i więcej niskocząsteczkowych (di-, tri-, tetra-, oligopeptydy); + poszczególne aminokwasy; + jednostki oligosacharydowe peptydu (na przykład di- lub polisacharydy).

Dzielą się na enzymy zależne od pirydyny (endopeptydazy), w których działaniu pośredniczy ester fosforanu wapnia Ca2+, oraz enzymy niezależne od pirydyny (egzopeptydazy). Te ostatnie po hydrolizie wiązania peptydowego nie uwalniają wolnego kationu aminowego oktanu i wykazują szerokie spektrum działania. Dzięki temu stanowią układ hydrolazowy służący do niszczenia kompleksów białkowych. Natomiast pierwsze metody hydrolizują wiązania peptydowe i wykorzystują powstały wolny kation oktanowy. Endoproteinazy z kolei ze względu na działanie można podzielić na nukleazy (DNAazy) i metaloproteinazy (różnią się one wolnym metalem Ca+).

Egzo- i endoproteinazy dzieli się na klasy w zależności od mechanizmu działania: typ:

+ Neutralny - nie wymaga kofaktorów. Nazywa się je niezależnymi proteazami, które nie wydzielają kofaktora. + Aktywatory - białka. Działanie jest aktywowane przez wiązanie i rozszczepienie asparyny (lub innych monomerów), co wymaga myonecrotexu i około 6 jonów Na+ do zainicjowania cyklu katalitycznego. Wśród nich są: zasadowe i kwaśne. + Metaloproteazy - łączą w sobie pozytywne właściwości pierwszego i drugiego i do swojego działania wymagają kompleksu jonów metali i kwasu. Wśród nich rozróżnia się związki zależne od cynku i zależne od srebra, które również zaliczają się do klasy związków aktywowanych metalami. Aktywność zależy również od Ca+. Główną grupę metaloproteaz zależnych od Zn2+ reprezentują endopeptydazy serynowe, tiolowe, cysteinowe i asparaginowe. Ponadto posiadają amidazę i oksydazę lizylową. Kwasy cysteinowe zapewniają produkcję aktywnych form serotoniny. Tiole niszczą kompleksy krwi i immunoglobulin oraz dopełniacza, asparyna ma kaspazę, która zapewnia działanie przeciwdrobnoustrojowe.

Najbardziej podstawowa grupa endopeptydów enzymatycznych ma działanie wydzielnicze – zewnątrzwydzielnicze proteazy trzustkowe, które biorą udział w trawieniu i są najczęściej stosowane. Następnie trypsyna, chymotrypsyna i elastaza - główni uczestnicy proteolizy białek i glikoprotein. Proteinaza jelitowa jest najsłabszą egzoproteazą.