Le proteasi (proteinasi, peptidasi ed enzimi proteolitici) svolgono un ruolo molto importante nella vita umana. Ad oggi, nel corpo umano sono stati identificati più di 500 di questi enzimi, che sono codificati dal 2% di tutti i geni. L'attività proteolitica è osservata in tutte le forme di vita e virus.
Classificazione principale
In base al residuo catalitico, le proteasi possono essere suddivise in 7 grandi gruppi:
- Serina - uso di alcol serinico.
- Cisteina - l'uso della cisteina tiolo.
- Treonina - turnover dell'alcol secondario treonina.
- Aspartico - usando acido carbossilico aspartato.
- Glutamico - usando il glutammato di acido carbossilico.
- Metalloproteasi - turnover del metallo, solitamente zinco.
- Liasi peptidiche dell'asparagina - L'asparagina viene utilizzata per eseguire una reazione di esclusione (non richiede acqua).
Le proteasi sono state prima raggruppate in 84 famiglie in base alla loro attività proteolitica eclassificato in 4 tipi catalitici:
- serina;
- cisteina;
- aspartico;
- metallo.
Significato
L'attività proteolitica totale gioca un ruolo importante in molti processi corporei. Queste sono la fecondazione, la digestione, la crescita, la maturazione, l'invecchiamento e persino la morte. Le proteasi regolano molti processi fisiologici controllando l'attivazione della sintesi e il deterioramento degli alimenti proteici. Svolgono un ruolo importante nella riproduzione e diffusione di virus, batteri e parassiti e sono quindi responsabili dell'efficiente trasmissione di malattie causate da sostanze patogene. Questi enzimi consentono alle cellule tumorali di dividersi, riempire lo spazio intercellulare e i vasi sanguigni dei polmoni e diffondersi ad altri tessuti del corpo.
Funzioni biologiche
L'attività proteolitica ha le seguenti funzioni:
- Elaborazione post-traduzionale. Include la rimozione della metionina e/o la conversione di una proteina inattiva o non funzionale in un'unità attiva.
- Clivaggio delle proteine precursori. Ciò è necessario per garantire che la proteasi venga attivata solo nella posizione e nel contesto corretti. Un'attività proteolitica impropria può essere molto dannosa per l'organismo.
- Degrado delle proteine. Può verificarsi a livello intracellulare o extracellulare. Svolge una serie di funzioni: rimuove le proteine danneggiate e anormali; impedisce il loro accumulo; serve a regolare i processi cellulari rimuovendoenzimi.
- Digestione. Le proteine ottenute dal cibo vengono scomposte in catene peptidiche da pepsina, tripsina, chimotripsina ed elastasi. Per prevenire l'attivazione inappropriata o prematura degli enzimi digestivi (che possono causare pancreatite), agiscono come uno zimogeno inattivo.
Enzimi
Gli enzimi proteolitici si trovano in batteri, virus, alcuni tipi di alghe e piante. Ma la maggior parte di loro sono negli animali. Esistono vari tipi di attività proteolitica degli enzimi. Sono classificati in base ai siti in cui viene catalizzata la scomposizione delle proteine. I due gruppi principali sono gli esopeptidi e le endopeptidasi. All'interno del corpo, i materiali proteici vengono inizialmente attaccati dalla pepsina. Quando la proteina viene passata nell'intestino tenue, viene parzialmente digerita dallo stomaco. Qui è esposto agli enzimi proteolitici secreti dal pancreas. Quindi gli enzimi pancreatici vengono attivati nell'intestino, convertendo le proteine in amminoacidi che vengono facilmente assorbiti dalle sue pareti. Pertanto, il pancreas è protetto dall'autodigestione.
Batteri
Le proteasi microbiche sono uno dei gruppi importanti nella produzione industriale-commerciale di enzimi. Sono stati condotti studi per determinare l'attività proteolitica dei batteri al fine di chiarire i loro ruoli all'interno della patogenesi delle malattie infettive. L'attenzione si è concentrata sull'esame dei batteri lattici di vari yogurt e latti fermentati. Sono ampiamente distribuiti in natura. Questi sono lattobacilli, lattococchi, bifidobatteri, streptococchi, enterococchi e sporolattobacilli. Sono divisi in specie, sottospecie, varianti e ceppi.
L'attività proteolitica è una caratteristica molto importante dei batteri lattici. Le proteasi batteriche sono enzimi che catalizzano i legami peptidici di idrolisi in proteine e polipeptidi. Svolgono un ruolo significativo nella biotecnologia industriale e nei prodotti farmaceutici. Gli studi hanno dimostrato che 13 ceppi hanno attività proteolitica. Cinque di loro, ovvero L1, L2, L6, L7, L9 hanno mostrato l'attività più alta.
Peptine
L'attività proteolitica della pepsina viene misurata sotto l'influenza di un campo magnetico sul corpo. La struttura molecolare della pepsina è caratterizzata dalla simmetria D-spaziale. Il proenzima pepsinogeno inattivo viene sintetizzato all'interno delle cellule della mucosa gastrica. È presente anche in vari fluidi biologici (sangue, urina, liquido seminale e cerebrospinale). Il pepsinogeno è caratterizzato dall'attivazione autocatalitica. La sua secrezione è stimolata dal nervo vago, dalle fibre simpatiche, dalla gastrina, dall'istamina, dalla secretina e dalla colecistochinina. La gastrina agisce come stimolatore delle cellule parietali. Questo polipeptide esiste in 2 forme contenenti 34 e 17 aminoacidi. Le misurazioni dell'attività proteolitica della pepsina in relazione all'emoglobina standard hanno rivelato cambiamenti simili nell'attività digestiva dell'enzima.
Proteolisi e malattia
Proteolitico anomalol'attività è associata a molte malattie. Nella pancreatite, la fuoriuscita di proteasi e la loro attivazione prematura nel pancreas porta all'autoaccensione del pancreas. Le persone con diabete possono avere una maggiore attività dei lisosomi e la degradazione di alcune proteine può essere notevolmente aumentata. Le malattie infiammatorie croniche (artrite reumatoide) possono portare al rilascio di enzimi lisosomiali nello spazio extracellulare. Questo distrugge i tessuti circostanti. Uno squilibrio tra proteasi e antiproteasi può portare alla distruzione del tessuto polmonare nell'enfisema causato dal fumo di tabacco.
Altre malattie includono distrofia muscolare, degenerazione cutanea, malattie respiratorie e gastrointestinali, tumori maligni.
Proteolisi non enzimatica
La spina dorsale proteica è molto stabile in acqua a pH neutro e temperatura ambiente, sebbene la velocità di idrolisi dei diversi legami peptidici possa variare. L'emivita del decadimento del legame peptidico varia da 7 a 350 anni.
Gli acidi minerali forti possono facilmente idrolizzare i legami peptidici nelle proteine. Il modo standard per idrolizzare una proteina è riscaldarla a 105°C o immergerla in acido cloridrico per 24 ore.
Metodo di determinazione
Ci sono diversi metodi per determinare l'attività proteolitica. Ad esempio, idrolisi di caseina, emoglobina o azocaseina. Il primo metodo non è costoso, ma la caseina è difficile da sciogliere. Il metodo dell'idrolisi dell'emoglobina è più costoso. Quando lo si utilizza, il supporto deve essere denaturato. Il terzo metodo evita questo, ma non è nemmeno economico. Il metodo più veloce e non costoso è l'uso di un substrato di latte. Include meno attrezzature e può essere utilizzato nei corsi di formazione. Tutto ciò che serve è latte scremato e un bagnomaria.
Procedura sperimentale
Due millilitri di una soluzione tampone (acetato di sodio pH 5.0 contenente CaCI2) vengono aggiunti a 3 millilitri di latte scremato. Questa miscela viene mantenuta a 30 °C a bagnomaria per 10 minuti. Per vedere il processo di coagulazione del latte, viene utilizzata una fonte di luce. S alta per tutti i secondi necessari per coagulare un pezzo di latte delle dimensioni di una capocchia di spillo. Un periodo adeguato per la precisione è compreso tra uno e due minuti. Il blocco enzimatico è definito come la quantità necessaria per formare il primo frammento coagulato in un minuto nelle condizioni sperimentali prescelte.
Proteasi come agenti antivirali
Attualmente, esistono numerosi farmaci approvati con attività proteolitica da utilizzare nel trattamento delle infezioni virali. La maggior parte è usata principalmente per trattare l'herpesvirus, il virus dell'immunodeficienza umana, le infezioni respiratorie sinciziali e le infezioni del virus dell'influenza A. Questi sono analoghi nucleosidici che agiscono inibendo la sintesi del DNA virale.
La ricerca negli ultimi dieci anni ha dimostrato che le proteasi sono un requisito assoluto nel ciclo di vita di molti virus. Si verifica anche l'influenzaper scissione di proteine precursori ad alto peso molecolare per ottenere prodotti funzionali, o per catalisi di proteine strutturali necessarie per l'assemblaggio e la morfogenesi delle particelle virali.
Ad oggi sono stati approvati quattro inibitori della proteasi:
- "Saquinavir" (Invirase, Ro 31-8959).
- Indinavir (Crixivan, MK-639).
- "Ritonavir" (Norvir, AVT-538).
- "Nelfinavir" (Viracept, AG1343).
Altri farmaci
Le proteasi del Picornavirus costituiscono una delle più grandi famiglie di agenti patogeni umani di importanza medica. Gli enterovirus sono associati a varie sindromi cliniche, tra cui malattie delle vie respiratorie superiori, meningite asettica, encefalite, miocardite, malattie della mano, dell'afta epizootica. In questo caso, le proteasi aiuteranno. Espettoranti con attività proteolitica:
- "Tripsina".
- "Ribonucleasi".
- "Chimozin"
Un altro potenziale farmaco antirinovirus è Pleconaril.
