Ciri-ciri, fungsi dan jenis Metalloproteinases



The metalloproteinases atau metalloprotease adalah enzim yang merendahkan protein dan memerlukan kehadiran atom logam untuk mempunyai aktiviti. Lengan pelaksana semua aktiviti yang dijalankan oleh sel adalah enzim.

Walaupun banyak protein memainkan peranan struktur, satu lagi jumlah besar, jika tidak, mempamerkan beberapa aktiviti katalitik. Sekumpulan enzim ini bertanggungjawab untuk merendahkan protein lain.

Secara kolektif enzim ini dipanggil proteinase atau protease. Kumpulan protease yang memerlukan atom logam menjadi aktif dipanggil metalloproteinases.

Indeks

  • 1 Fungsi
  • 2 Ciri-ciri umum metalloproteinases
  • 3 Klasifikasi
    • 3.1 -Metaloproteinases exopeptidasas
    • 3.2 -Metaloproteinases endopeptidasas
  • 4 Fungsi dan perubahan lain
    • 4.1 Pengubahsuaian protein
    • 4.2 Kesan kesihatan
  • 5 Patologi berkaitan
  • 6 Penggunaan terapeutik
  • 7 Rujukan

Fungsi

Protease, pada umumnya, memenuhi tugas penting dan banyak tugas dalam sel. Tugas yang paling global bagi semua adalah untuk membolehkan penggantian protein hadir dalam sel.

Iaitu, elakkan protein lama, dan biarkan penggantiannya oleh protein baru. Protein baru disintesis de novo pada ribosom semasa proses terjemahan.

Peranan yang paling penting dalam metalloproteinases, khususnya, adalah untuk mengawal perilaku sel. Ini dicapai oleh kumpulan protease tertentu yang mengawal kehadiran dan masa kehadiran pengawal selia transkrip, pengantara balas, reseptor, protein struktur membran dan organel dalaman, dsb..

Bergantung pada modus degradasi mereka, protease, termasuk metalloproteinases, dikelaskan kepada endoproteases (metalloendoproteases) atau exoproteases (metalloproteinases)..

Yang pertama merendahkan protein dari satu ujung protein (iaitu, amino atau karboksil). Di endoprotease, sebaliknya, membuat potongan di dalam protein dengan spesifik tertentu.

Ciri-ciri umum metalloproteinases

Metalloproteinases mungkin kumpulan protease yang paling pelbagai dari enam yang wujud. Proteases dikelaskan mengikut mekanisme pemangkin mereka. Kumpulan ini adalah protease cysteine, serine, threineine, aspartic acid, glutamic acid dan metalloproteinases.

Semua metalloproteinases memerlukan atom logam untuk dapat memotong potong katalitik mereka. Logam yang terdapat dalam metalloproteinases terutamanya termasuk zink, tetapi metalloproteinases lain menggunakan kobalt.

Untuk melaksanakan fungsinya, atom logam mesti diselaraskan dengan cara yang diselaraskan dengan protein. Ini dilakukan melalui empat titik hubungan.

Tiga daripada mereka menggunakan beberapa asid amino yang dimuatkan histidine, lisin, arginine, glutamat atau aspartat. Titik koordinasi keempat dibuat oleh molekul air.

Pengkelasan

Kesatuan Antarabangsa Biokimia dan Biologi Molekul telah membentuk sistem klasifikasi untuk enzim. Dalam sistem ini enzim dikenal pasti oleh huruf-huruf EC dan sistem berkod empat nombor.

Nombor pertama mengenal pasti enzim mengikut mekanisme tindakan mereka, dan membahagikannya kepada enam kelas besar. Nombor kedua memisahkan mereka mengikut substrat di mana mereka bertindak. Dua lagi nombor membuat bahagian lebih spesifik.

Kerana metalloproteinases memangkinkan tindak balas hidrolisis, mereka dikenal pasti dengan nombor EC4, mengikut sistem klasifikasi ini. Tambahan pula, mereka tergolong dalam subkelas 4, yang menempatkan semua hydrolases yang bertindak pada ikatan peptida.

Metalloproteinases, seperti selebihnya proteinases, boleh dikelaskan mengikut tempat rantai polipeptida yang menyerang.

-Metalloproteinases exopeptidase

Mereka bertindak atas ikatan peptida asid amino terminal rantaian polipeptida. Di sini terdapat semua metalloproteinases yang mempunyai dua ion logam katalitik dan beberapa dengan ion logam tunggal.

-Metalloproteinases endopeptidase

Mereka bertindak atas sebarang ikatan peptida dalam rantai polipeptida yang menghasilkan dua molekul polipeptida berat molekul yang lebih rendah.

Banyak metalloproteinases dengan satu ion logam pemangkin bertindak dengan cara ini. Berikut adalah metalloproteinases matriks dan protein ADAM

Matrix metalloproteinases (MMP)

Mereka adalah enzim yang mampu bertindak secara pemangkin pada beberapa komponen matriks ekstraselular. Matriks ekstraselular adalah satu set semua bahan dan bahan yang merupakan sebahagian daripada tisu dan yang terletak di luar sel.

Mereka adalah banyak kumpulan enzim yang hadir dalam proses fisiologi, dan mereka mengambil bahagian dalam perubahan morfologi dan fungsi banyak tisu.

Dalam otot rangka, sebagai contoh, mereka memainkan peranan yang sangat penting dalam pembentukan, pembentukan semula dan penjanaan semula tisu otot. Mereka juga bertindak pada pelbagai jenis collagens yang terdapat dalam matriks ekstraselular.

Collagenases (MMP-1, MMP-8, MMP-13, MMP-18)

Enzim hidrolitik yang bertindak pada jenis I, II dan III kolagen yang terdapat di antara sel-sel. Produk katabolisme bahan-bahan ini mengandungi kolagen atau gelatin yang diperolehi.

Dalam vertebrata, enzim ini dihasilkan oleh sel-sel yang berbeza, seperti fibroblas dan makrofag, dan juga oleh sel-sel epitel. Mereka juga boleh bertindak ke atas molekul lain dari matriks ekstraselular.

Gelatinases (MMP-2, MMP-9)

Mereka menyumbang kepada proses katabolisme jenis I, II dan III collagens. Mereka juga bertindak atas kolagen denatured atau gelatin yang diperolehi selepas tindakan kolagenases.

Estromalysin (MMP-3, MMP-10, MMP-11)

Mereka bertindak pada jenis IV collagens dan pada molekul lain matriks ekstraselular yang dikaitkan dengan kolagen. Kegiatan gelatinnya terhad.

Matrilysins (MMP-7, MMP-26).

Mereka adalah metalloproteinasas secara struktur lebih mudah daripada yang lain. Mereka berkaitan dengan sel epitelium tumor.

Metalloproteases yang berkaitan dengan membran (MT-MMP)

Ini adalah sebahagian daripada membran basal. Mereka mengambil bahagian dalam aktiviti proteolitik daripada metalloproteinases matriks yang lain.

Neprilysin

Neprilysin adalah metalloproteinase matriks yang mempunyai zink sebagai ion pemangkin. Ia bertanggungjawab untuk menghidrolisis peptida dalam residu hidrofobik terminal amino.

Enzim ini terdapat dalam pelbagai organ, termasuk buah pinggang, otak, paru-paru, otot licin vaskular, serta endothelial, jantung, darah, sel-sel lemak dan fibroblas..

Neprilysin adalah penting untuk degradasi metabolik peptida vasoaktif. Sebahagian daripada peptida ini bertindak sebagai vasodilator, tetapi yang lain mempunyai kesan vasoconstrictor.

Perencatan neprikilin, bersama dengan perencatan reseptor angiotensin, telah menjadi terapi alternatif yang sangat menjanjikan dalam rawatan pesakit dengan kegagalan jantung..

Metalloproteinases matriks lain

Terdapat beberapa metalloproteinases yang tidak termasuk dalam kategori sebelumnya. Contohnya kita mempunyai MMP-12; MMP-9; MMP-20; MMP-22; MMP-23 dan MMP-28.

-Protein ADAM

ADAM (A Disintegrin dan Metalloprotease, dengan nama Inggeris) adalah sekumpulan metalloproteinases, yang dikenali sebagai metalloproteases - disintegrins.

Ini termasuk enzim yang memotong atau menghilangkan bahagian protein yang dikecualikan dari sel oleh membran sel ini..

Sesetengah ADAM, terutama pada manusia, tidak mempunyai domain protease berfungsi. Antara fungsi utamanya adalah bertindak terhadap spermatogenesis dan sperma - ovum fusion. Mereka adalah komponen penting dari racun banyak ular.

Fungsi dan perubahan lain

Pengubahsuaian protein

Metalloproteinases boleh mengambil bahagian dalam pengubahsuaian (kematangan) beberapa protein dalam proses pasca-translasi.

Ini mungkin berlaku bersamaan dengan, atau selepas, sintesis protein sasaran atau di tapak terakhir di mana ia tinggal untuk melaksanakan fungsinya. Ini biasanya dicapai dengan pembahagian jumlah residu asid amino yang terhad bagi molekul sasaran.

Dalam tindak balas belahan yang lebih luas, protein putih boleh benar-benar terdegradasi.

Kesan kesihatan

Apa-apa perubahan dalam fungsi metalloproteinases boleh memberi kesan yang tidak diingini terhadap kesihatan manusia. Di samping itu, beberapa proses patologi lain melibatkan beberapa penyertaan kumpulan enzim penting ini.

Contohnya, metalloproteinase Matrix memainkan peranan penting dalam pencerobohan oleh kanser, perkembangan dan metastasis, termasuk kanser endometrium. Dalam kes lain, perubahan homeostasis MMEs telah dikaitkan dengan arthritis, keradangan dan beberapa jenis kanser.

Akhirnya, metalloproteinases memenuhi fungsi-fungsi lain yang tidak secara langsung berkaitan dengan fisiologi individu yang menghasilkannya. Bagi sesetengah haiwan, sebagai contoh, pengeluaran racun penting dalam mod kelangsungan hidup mereka.

Sebenarnya, racun banyak ular mengandungi campuran kompleks daripada sebatian bioaktif. Antaranya adalah beberapa metalloproteinases yang menyebabkan pendarahan, kerosakan tisu, edema, nekrosis, antara kesan lain dalam mangsa.

Patologi berkaitan

Telah ditentukan bahawa enzim keluarga MMP turut terlibat dalam pembangunan pelbagai penyakit; penyakit kulit, disfungsi vaskular, sirosis, emphysema pulmonari, iskemia serebral, arthritis, periodontitis dan metastasis kanser, antara lain.

Adalah dipercayai bahawa pelbagai jenis bentuk yang boleh berlaku dalam metalloproteinases matriks boleh memihak kepada perubahan beberapa mekanisme pengawalan genetik, yang membawa kepada cara ini untuk perubahan dalam profil genetik.

Untuk menghalang perkembangan patologi yang berkaitan dengan MMP, perencat logam metallopreinases yang berlainan, baik semula jadi dan buatan, telah digunakan..

Inhibitor semulajadi telah diasingkan daripada banyak organisma laut, termasuk ikan, moluska, alga dan bakteria. Inhibitor sintetik, sebaliknya, umumnya mengandungi kumpulan chelating yang mengikat dan tidak mengaktifkan ion logam pemangkin. Walau bagaimanapun, hasil yang diperoleh dengan terapi ini belum dapat dipastikan.

Kegunaan terapeutik

Metalloproteinases matriks mempunyai beberapa kegunaan terapeutik. Mereka digunakan untuk merawat luka bakar, serta pelbagai jenis ulser. Mereka juga telah digunakan untuk menghilangkan tisu parut dan memudahkan proses regenerasi dalam pemindahan organ.

Rujukan

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walters, P. (2014) Biologi molekul sel, 6th Edisi. Garland Science, Taylor & Francis Group. Abingdon-on-Thames, United Kingdom.
  2. Caley, M. P., Martins, V.L.C., O'Toole, E.A. (2015) Metalloproteinases dan penyembuhan luka. Pendahuluan dalam Penjagaan Luka, 4: 225-234.
  3. Löffek, S., Schilling, O., Franzke, C.-W. (2011) Peranan biologi metalloproteinases matriks: keseimbangan penting. Jurnal Pernafasan Eropah, 38: 191-208.
  4. Opalińska, M., Jańska, H. (2018) AAA proteases: penjaga fungsi mitokondria dan homeostasis. Sel, 7: 163. doi: 10.3390 / cells7100163.
  5. Rima, M., Alavi-Naini, S.M., Karam, M., Sadek, R., Sabatier, J.-M., Fajloun, Z. (2018) Vipers dari Timur Tengah: sumber yang kaya dengan molekul bioaktif. Molekul.