Протеаза (Protease)

Протеаза (от др.-греч. πρωτεῖος – первичный + άω – разлагать) – фермент, катализирующий гидролиз пептидных связей в белках, пептидах и других биополимерах. Протеазы также называют пептидгидролазами или протеиназами.

Протеазы играют важную роль во многих биологических процессах, таких как переваривание пищи, активация и инактивация белков, регуляция клеточных процессов и апоптоз. Они участвуют в таких заболеваниях, как рак, воспаление, инфекции.

Протеазы классифицируют в соответствии с каталитическим механизмом, структурой активного центра, оптимальным значением pH и специфичностью субстрата. Основные классы протеаз: сериновые, цистеиновые, аспартатные, металлопротеиназы и др.

Ингибиторы протеаз используются в качестве лекарственных препаратов, например для лечения ВИЧ, гепатита C, гипертонии, воспалительных заболеваний. Протеазы также находят применение в промышленности, например в производстве моющих средств, в пищевой промышленности.

Протеазы (протеолитические ферменты) – это специфические белки, расщепляющие пептидные связи между аминокислотами в полипептидной цепи с образованием аминокислот:

+ на три- и более низкомолекулярных полипептида (ди-, три-, тетра-, олигопептиды); + отдельные аминокислоты; + олигосахаридных звеньев пептида (например, ди- или полисахаридов).

Они делятся на пиридинзависимые ферменты (эндопептидазы), действие которых опосредовано фосфатным эфиром кальция Са2+, и пиридиннезависимые (экзопептидазы). Последние при гидролизе пептидной связи не высвобождают свободного октанового аминокатиона и проявляют широк спектр действия. Благодаря этому являются гидролазной системой разрушения белковых комплексов. В отличие от них, первые способы гидролиз пептидных связей и используют образованный свободный октановый катион. Эндопротеиназы в свою очередь по действию можно разделить на нуклеазные (ДНК-азы) и металлопротеиназы (их отличает свободный металл Са+).

Экзо- и эндопротеиназу делят на классы по механизму их действия: типа:

+ Нейтральные - не требуют кофакторов. Их называют самостоятельными протеазами без выделения кофактора. + Активаторы - белки. Действие активируется путем связывания и расщепления аспарин (или других мономеров), для запуска каталитического цикла требуется мионекроток и около 6 ионов Na+. Среди них выделяют: щелочные и кислотные. + Металлопротеазы - сочетают положительные свойства первых и вторые и требуют для своей активности комплекс из ионов металла и кислоты. Среди них различают цинк-зависимые и сереброзависимые, которые помимо этого входят в класс металлоактивированных. Активность зависит также от Са+. Основная группа Zn2+-зависимых металлопротеаз представлена сериновыми, тиоловыми, цистеиновыми и аспарагиновыми эндопептидазами. Кроме того, они обладают амидазой и лизилоксидазой. Цистеиновые обеспечивают продуцирование активных форм серотонина. Тиоловые разрушают кровь и комплексы иммуноглобулина и комплемента, аспарин обладают каспазой, которая обеспечивает антимикробное воздействие.

Самой основной группой ферментативных эндопептид имеет секреторную активность – экзокринные панкреатические протеазы, обеспечивающие участие в пищеварении и получившие наиболее широкое распространение. Далее идут трипсин, химотрипсин и эластаза – основные участники протеолиза белков и гликопротеинов. Протеиназа кишечника – самый слабый экзопротеазин.