Պրոտեոլիտիկ ակտիվություն. սահմանում, գործառույթներ, նշանակություն մարմնի համար և պրոթեզերոնի դասակարգում

2024 Հեղինակ: Curtis Blomfield | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-02 05:51

Պրոտեազները (սպիտակուցներ, պեպտիդազներ և պրոտեոլիտիկ ֆերմենտներ) շատ կարևոր դեր են խաղում մարդու կյանքում: Մինչ օրս այս ֆերմենտներից ավելի քան 500-ը հայտնաբերվել են մարդու մարմնում, որոնք կոդավորված են բոլոր գեների 2%-ով: Պրոտեոլիտիկ ակտիվություն նկատվում է կյանքի բոլոր ձևերի և վիրուսների մոտ:

Հիմնական դասակարգում

Կախված կատալիտիկ մնացորդի վրա՝ պրոթեզերոնները կարելի է բաժանել 7 լայն խմբերի.

1. Սերին - սերինային ալկոհոլի օգտագործում։
2. Ցիստեին - ցիստեին թիոլի օգտագործումը:
3. Թրեոնին - երկրորդային ալկոհոլի թրեոնինի շրջանառություն։
4. Aspartic - օգտագործելով ասպարտատ կարբոքսիլաթթու:
5. Գլուտամիկ - օգտագործելով կարբոքսիլաթթվի գլյուտամատ:
6. Metalloprotease - մետաղական շրջանառություն, սովորաբար ցինկ:
7. Ասպարագինի պեպտիդ լիազներ - Ասպարագինը օգտագործվում է բացառման ռեակցիան իրականացնելու համար (ջուր չի պահանջում):

Պրոթեզերոնները սկզբում խմբավորվել են 84 ընտանիքների՝ ըստ իրենց պրոտեոլիտիկ ակտիվության, ևդասակարգված է 4 կատալիտիկ տիպի ներքո՝

• սերին;
• ցիստեին;
• ասպարտիկ;
• մետաղ.

Իմաստ

Ընդհանուր պրոտեոլիտիկ ակտիվությունը կարևոր դեր է խաղում մարմնի բազմաթիվ գործընթացներում: Սրանք են բեղմնավորումը, մարսողությունը, աճը, հասունացումը, ծերացումը և նույնիսկ մահը: Պրոտեազները կարգավորում են բազմաթիվ ֆիզիոլոգիական պրոցեսներ՝ վերահսկելով սինթեզի ակտիվացումը և սպիտակուցային մթերքների քայքայումը։ Նրանք կարևոր դեր են խաղում վիրուսների, բակտերիաների և մակաբույծների վերարտադրության և տարածման գործում և, հետևաբար, պատասխանատու են պաթոգեն նյութերով առաջացած հիվանդությունների արդյունավետ փոխանցման համար: Այս ֆերմենտները թույլ են տալիս ուռուցքային բջիջներին բաժանվել, լրացնել թոքերի միջբջջային տարածությունը և արյունատար անոթները և տարածվել մարմնի այլ հյուսվածքների վրա:

Կենսաբանական ֆունկցիաներ

Պրոտեոլիտիկ ակտիվությունն ունի հետևյալ գործառույթները.

• Հետթարգմանական մշակում. Ներառում է մեթիոնինի հեռացում և/կամ ոչ ակտիվ կամ ոչ ֆունկցիոնալ սպիտակուցի վերածում ակտիվ միավորի:
• Պրեկուրսոր սպիտակուցների տրոհում. Սա անհրաժեշտ է ապահովելու համար, որ պրոթեզերոնի ակտիվացումը միայն ճիշտ վայրում և համատեքստում է: Սխալ պրոտեոլիտիկ ակտիվությունը կարող է շատ վնասակար լինել օրգանիզմի համար:
• Սպիտակուցների քայքայում. Կարող է առաջանալ ներբջջային կամ արտաբջջային: Կատարում է մի շարք գործառույթներ՝ հեռացնում է վնասված և աննորմալ սպիտակուցները; կանխում է դրանց կուտակումը; ծառայում է բջջային պրոցեսների կարգավորմանը՝ հեռացնելովֆերմենտներ.
• Մարսողություն. Սննդից ստացված սպիտակուցները պեպսինի, տրիպսինի, քիմոտրիպսինի և էլաստազի միջոցով տրոհվում են պեպտիդային շղթաների։ Մարսողական ֆերմենտների ոչ պատշաճ կամ վաղաժամ ակտիվացումը կանխելու համար (որը կարող է պանկրեատիտ առաջացնել), նրանք գործում են որպես ոչ ակտիվ զիմոգեն:

Ֆերմենտներ

Պրոտեոլիտիկ ֆերմենտները հանդիպում են բակտերիաների, վիրուսների, ջրիմուռների որոշ տեսակների և բույսերի մեջ: Բայց դրանց մեծ մասը կենդանիների մեջ է: Կան ֆերմենտների պրոտեոլիտիկ ակտիվության տարբեր տեսակներ. Դրանք դասակարգվում են ըստ այն վայրերի, որտեղ կատալիզացվում է սպիտակուցների քայքայումը։ Երկու հիմնական խմբերն են էկզոպեպտիդները և էնդոպեպտիդազները։ Մարմնի ներսում սպիտակուցային նյութերը սկզբում հարձակվում են պեպսինի կողմից: Երբ սպիտակուցը անցնում է բարակ աղիքներ, այն մասամբ մարսվում է ստամոքսի կողմից։ Այստեղ այն ենթարկվում է ենթաստամոքսային գեղձի կողմից արտազատվող պրոտեոլիտիկ ֆերմենտներին: Այնուհետև ենթաստամոքսային գեղձի ֆերմենտները ակտիվանում են աղիքներում՝ սպիտակուցները վերածելով ամինաթթուների, որոնք հեշտությամբ կլանվում են նրա պատերով։ Այսպիսով, ենթաստամոքսային գեղձը պաշտպանված է ինքնամարսողությունից։

Բակտերիա

Մանրէային պրոթեզերոնները ֆերմենտների արդյունաբերական-առևտրային արտադրության կարևոր խմբերից են։ Ուսումնասիրություններ են իրականացվել՝ որոշելու բակտերիաների պրոտեոլիտիկ ակտիվությունը՝ պարզելու նրանց դերը վարակիչ հիվանդությունների պաթոգենեզում: Ուշադրության կենտրոնում էին տարբեր յոգուրտներից և ֆերմենտացված կաթից կաթնաթթվային բակտերիաների հետազոտումը: Բնության մեջ լայն տարածում ունեն։Սրանք են լակտոբակիլները, լակտոկոկերը, բիֆիդոբակտերիաները, streptococci, enterococci և sporolactobacilli: Դրանք բաժանվում են տեսակների, ենթատեսակների, տարբերակների և շտամների։

Պրոտեոլիտիկ ակտիվությունը կաթնաթթվային բակտերիաների շատ կարևոր հատկանիշ է: Բակտերիալ պրոտեազները ֆերմենտներ են, որոնք կատալիզացնում են հիդրոլիզի պեպտիդային կապերը սպիտակուցներում և պոլիպեպտիդներում: Նրանք նշանակալի դեր են խաղում արդյունաբերական կենսատեխնոլոգիայի և դեղագործության մեջ: Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ 13 շտամներ ունեն պրոտեոլիտիկ ակտիվություն։ Դրանցից հինգը՝ L1, L2, L6, L7, L9 ցույց են տվել ամենաբարձր ակտիվությունը։

Պեպտիններ

Պեպսինի պրոտեոլիտիկ ակտիվությունը չափվում է մարմնի վրա մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ։ Պեպսինի մոլեկուլային կառուցվածքը բնութագրվում է D-տարածական համաչափությամբ։ Պեպսինոգենի ոչ ակտիվ պրոֆերմենտը սինթեզվում է ստամոքսի լորձաթաղանթի բջիջներում: Այն առկա է նաև տարբեր կենսաբանական հեղուկներում (արյուն, մեզ, սերմնահեղուկ և ողնուղեղային հեղուկ): Պեպսինոգենը բնութագրվում է ավտոկատալիտիկ ակտիվացմամբ: Դրա սեկրեցումը խթանում է թափառող նյարդը, սիմպաթիկ մանրաթելերը, գաստրինը, հիստամինը, սեկրետինը և խոլեցիստոկինինը: Գաստրինը գործում է որպես պարիետալ բջիջների խթանիչ: Այս պոլիպեպտիդը գոյություն ունի 2 ձևով, որը պարունակում է 34 և 17 ամինաթթուներ։ Պեպսինի պրոտեոլիտիկ ակտիվության չափումները ստանդարտ հեմոգլոբինի նկատմամբ բացահայտեցին ֆերմենտի մարսողական գործունեության նմանատիպ փոփոխություններ:

Պրոտեոլիզ և հիվանդություն

Անոմալ պրոտեոլիտիկակտիվությունը կապված է բազմաթիվ հիվանդությունների հետ։ Պանկրեատիտի դեպքում պրոթեզերոնի արտահոսքը և ենթաստամոքսային գեղձում դրանց վաղաժամ ակտիվացումը հանգեցնում են ենթաստամոքսային գեղձի ինքնաբռնկման: Շաքարախտով հիվանդ մարդկանց մոտ կարող է աճել լիզոսոմային ակտիվությունը, և որոշ սպիտակուցների քայքայումը կարող է զգալիորեն աճել: Քրոնիկ բորբոքային հիվանդությունները (ռևմատոիդ արթրիտ) կարող են հանգեցնել լիզոսոմային ֆերմենտների արտազատմանը դեպի արտաբջջային տարածություն: Սա ոչնչացնում է շրջակա հյուսվածքները: Պրոտեազների և հակապրոտեազների միջև անհավասարակշռությունը կարող է հանգեցնել ծխախոտի ծխելու հետևանքով առաջացած էմֆիզեմայի թոքերի հյուսվածքի քայքայմանը:

Այլ հիվանդություններից են մկանային դիստրոֆիան, մաշկի այլասերումը, շնչառական և աղեստամոքսային տրակտի հիվանդություններ, չարորակ ուռուցքներ։

Ոչ ֆերմենտային պրոտեոլիզ

Սպիտակուցի ողնաշարը շատ կայուն է ջրի մեջ չեզոք pH-ի և սենյակային ջերմաստիճանում, չնայած տարբեր պեպտիդային կապերի հիդրոլիզի արագությունը կարող է տարբեր լինել: Պեպտիդային կապի քայքայման կես կյանքը տատանվում է 7-ից 350 տարի:

Ուժեղ հանքային թթուները կարող են հեշտությամբ հիդրոլիզացնել սպիտակուցների պեպտիդային կապերը: Սպիտակուցը հիդրոլիզացնելու ստանդարտ եղանակը այն տաքացնելն է մինչև 105°C կամ 24 ժամ ներծծել աղաթթվի մեջ։

Որոշման մեթոդ

Գոյություն ունեն պրոտեոլիտիկ ակտիվության որոշման մի քանի մեթոդներ: Օրինակ՝ կազեինի, հեմոգլոբինի կամ ազոկազեինի հիդրոլիզը։ Առաջին մեթոդը թանկ չէ, բայց կազեինը դժվար է լուծարվել։ Հեմոգլոբինի հիդրոլիզի մեթոդն ավելի թանկ է։ Այն օգտագործելիս ենթաշերտը պետք է դենատուրացված լինի:Երրորդ մեթոդը խուսափում է դրանից, բայց դա նաև էժան չէ: Ամենաարագ, ոչ թանկ մեթոդը կաթի հիմքի օգտագործումն է: Այն ներառում է ավելի քիչ սարքավորումներ և կարող է օգտագործվել վերապատրաստման դասընթացներում: Բավական է միայն յուղազերծված կաթ և ջրային բաղնիք:

Փորձարարական ընթացակարգ

Երկու միլիլիտր բուֆերային լուծույթ (նատրիումի ացետատ pH 5.0, որը պարունակում է CaC_{I2) ավելացվում է 3 միլիլիտր յուղազերծված կաթին: Այս խառնուրդը 10 րոպե պահվում է 30 °C ջերմաստիճանում ջրային բաղնիքում։ Կաթի մակարդման գործընթացը տեսնելու համար օգտագործվում է լույսի աղբյուր։ Այն ցատկում է այնքան վայրկյան, որքան անհրաժեշտ է քորոցի գլխիկի չափ կաթի կտորը մակարդելու համար: Ճշգրտության համար համապատասխան ժամանակահատվածը մեկից երկու րոպե է: Ֆերմենտային բլոկը սահմանվում է որպես այն քանակությունը, որն անհրաժեշտ է ընտրված փորձարարական պայմաններում մեկ րոպեում առաջին մակարդված բեկորը ձևավորելու համար:}

Պրոտեազները որպես հակավիրուսային միջոցներ

Ներկայումս կան պրոտեոլիտիկ ակտիվությամբ մի շարք հաստատված դեղամիջոցներ՝ վիրուսային վարակների բուժման համար օգտագործելու համար: Շատերն օգտագործվում են հիմնականում հերպեսի վիրուսի, մարդու իմունային անբավարարության վիրուսի, շնչառական սինցիցիալ վարակների և գրիպի A վիրուսի վարակների բուժման համար: Սրանք նուկլեոզիդային անալոգներ են, որոնք արգելակում են վիրուսային ԴՆԹ-ի սինթեզը:

Վերջին տասնամյակի հետազոտությունները ցույց են տվել, որ պրոթեզերոնները բացարձակ պահանջ են բազմաթիվ վիրուսների կյանքի ցիկլում: Ազդեցությունը տեղի է ունենում կամբարձր մոլեկուլային քաշի պրեկուրսոր սպիտակուցների տրոհմամբ՝ ֆունկցիոնալ արտադրանք ստանալու համար, կամ վիրուսային մասնիկների հավաքման և մորֆոգենեզի համար անհրաժեշտ կառուցվածքային սպիտակուցների կատալիզմամբ։

Մինչ օրս հաստատվել են պրոթեզերոնի չորս ինհիբիտորներ.

• «Սաքինավիր» (Invirase, Ro 31-8959).
• Ինդինավիր (Crixivan, MK-639).
• «Ռիտոնավիր» (Նորվիր, AVT-538).
• «Նելֆինավիր» (Viracept, AG1343).

Այլ դեղեր

Պիկորնավիրուսի պրոթեզերոնները կազմում են մարդու բժշկական առումով կարևոր պաթոգենների ամենամեծ ընտանիքներից մեկը: Էնտերովիրուսները կապված են տարբեր կլինիկական սինդրոմների հետ, ներառյալ վերին շնչուղիների հիվանդությունները, ասեպտիկ մենինգիտը, էնցեֆալիտը, միոկարդիտը, ձեռքի, ոտքի և բերանի խոռոչի հիվանդությունները: Այս դեպքում պրոթեզերոնները կօգնեն։ Պրոտեոլիտիկ ակտիվությամբ էքսպեկտորանտներ՝

• «Տրիպսին».
• «Ռիբոնուկլեազ».
• "Chimozin"

Մեկ այլ պոտենցիալ հակավիրուսային դեղամիջոց Պլեկոնարիլն է: