Protéase de sérine

Dans biochimie, a protéases de sérine ou endopeptidases de sérine (un plus nouveau nom) sont une classe de peptidases (enzymes cette coupure obligations de peptide dans protéines) ce qui sont caractérisés par la présence de a sérine résidu au centre actif du enzyme. Les protéases de sérine participent à un éventail de fonctions dans le corps, inclure coagulation de sang, inflammation aussi bien que digestif enzymes dans tous les deux prokaryotes et eukaryotes.

Table des matières

Protéases digestives de sérine

Membres

Il y a trois protéases de sérine qui sont bien comprises, à savoir chymotrypsine, trypsine, et élastase. Chacun des trois enzymes sont synthétisés par pancréatique cellules acinaires, sécrété dans petit intestin et soyez responsable de la catalyse hydrolyse de obligations de peptide. Chacun des trois de ces enzymes est semblable en structure, comme montré par le leur Structures de rayon X. L'aspect différent se situe dans scissile emplacement. Le différent enzymes, comme la plupart des enzymes, soyez fortement spécifique dans les réactions qu'ils catalysent. Chacune de ces protéases digestives de sérine vise différentes régions de polypeptide chaîne, basé sur les résidus d'acide aminé et les chaînes latérales entourant l'emplacement du fendage :

  • Chymotrypsine est responsable de fendre des obligations de peptide flanquées avec hydrophobe encombrant résidus d'acide aminé. Les résidus préférés incluent phénylalanine, tryptophane et tyrosine, ce qui se sont adaptés dans un confortable hydrophobe poche.
  • Trypsine est responsable de fendre des obligations de peptide flanquées avec franchement chargé résidus d'acide aminé. Au lieu d'avoir hydrophobe poche de l'"chymotrypsine", là existe acide aspartique résidu au fond de la poche. Ceci peut alors agir l'un sur l'autre avec les résidus franchement chargés comme arginine et lysine.
  • Élastase est responsable de fendre des obligations de peptide flanquées avec petit neutre resideues d'acide aminé. Alanine, glycine et valine sont tous les résidus principaux d'acide aminé qui sont presque autrement non digestibles, formation de une grande partie des tissus connectifs en viande. La poche qui est dans la "trypsine" et la "chymotrypsine" est maintenant garnie de valine et thréonine, le rendant une seule dépression, ce qui peut adapter à ces plus petits résidus d'acide aminé.

Une combinaison de la marque ces trois une équipe digestive incroyablement efficace, et soyez principalement responsable de la digestion de protéines.

Mécanisme catalytique

Le joueur principal dans le mécanisme catalytique dans les trois protéases digestives de sérine mentionnées ci-dessus est triade catalytique. Cette structure particulière, préservé dans chacun des trois des enzymes, est une structure coordonnée se composant de trois essentiels acides aminés: histidine (ses 57), sérine (Ser 195) (par conséquent la "protéase de sérine" nommée) et acide aspartique (asp 102). Placé près du coeur de l'enzyme, ces trois acides aminés principaux chaque jeu un rôle essentiel dans les capacités de fendage des protéases.

En cas de la catalyse, un mécanisme commandé se produit dans de ce que plusieurs intermédiaires sont produites. La catalyse du fendage de peptide peut être vue comme a ping-pong catalyse, dans quel a substrat grippages (dans ce cas-ci, le polypeptide étant fendu), un produit est libéré (le N-terminus "à moitié" du peptide), un autre substrat lie (dans ce cas-ci, l'eau), et un autre produit est libéré (le C-terminus "à moitié" du peptide).

Chaque acide aminé dans la triade exécute un détail chargent dans ce processus :

  • sérine a - un groupe de l'OH qui peut agir en tant qu'a nucleophile, attaquer carbonylique carbone dans le potentiel obligation de peptide.
  • Les ciseaux d'électrons sur l'azote histidine a la capacité d'accepter hydrogène du sérine - groupe de l'OH, de ce fait coordonnant l'attaque du obligation de peptide
  • carboxylique groupe sur acidin aspartique tour obligations d'hydrogène avec histidine, faisant les ciseaux des électrons mentionnés au-dessus beaucoup de plus électronégatif.

La réaction entière peut être récapitulée comme suit :

  • En tant que polypeptide entre, le processus ci-dessus décrit se produit : sérine - l'OH attaque carbonylique carbone, l'azote du histidine accepte l'hydrogène - d'OH les [ sérine ] et de ciseaux d'électrons de la double obligation du carbonylique l'oxygène se déplace à l'oxygène. En conséquence, une intermédiaire tétraédrique est produite.
  • L'obligation joignant l'azote et le carbone dans l'obligation de peptide est maintenant cassée. électrons covalents en créant cette obligation déplacez-vous pour attaquer l'hydrogène du histidine, rupture du raccordement. Les électrons qui se sont précédemment déplacés du carbonylique double recul d'obligation de l'oxygène de l'oxygène négatif de recréer l'obligation, se produire intermédiaire d'acyle-enzyme.
  • Maintenant, l'eau entre à la réaction. L'eau remplace N-terminus du peptide fendu, et attaques carbonylique carbone. De nouveau, les électrons de la double obligation se déplacent à l'oxygène lui faisant le négatif, comme l'obligation entre l'oxygène de l'eau et le carbone est formée. Ceci est coordonné par l'azote du histidine. ce qui accepte un proton de l'eau. De façon générale, ceci produit d'une autre intermédiaire tétraédrique.
  • Dans une réaction finale, l'obligation a formé dans la première étape entre sérine et carbonylique le carbone se déplace pour attaquer l'hydrogène qui histidine juste acquis. Maintenant le électron-déficient carbonylique le carbone reforme la double obligation avec l'oxygène. En conséquence, C-terminus du peptide est maintenant éjecté.

Effets stabilisateurs additionnels

On l'a découvert que les acides aminés additionnels de la protéase, Gly 193 et Ser 195, sont impliqués en créant ce qui s'appelle oxyanion trou. Tous les deux Gly 193 et Ser 195 ayez les obligations d'azote-hydrogène. Quand intermédiaire tétraédrique de l'étape 1 et de l'étape 3 sont produits, l'ion négatif de l'oxygène, après avoir accepté les électrons du carbonylique doubles ajustements d'obligation parfaitement dans le trou d'oxyanion. En effet, les protéases de sérine lient préférentiellement état de transition et la structure globale est favorisée, abaissement de l'énergie d'activation de la réaction. Il convient noter que cette "attache préférentielle" est responsable de une grande partie de l'efficacité catalytique de l'enzyme.

Zymogènes

Il y a sûr inhibiteurs ce qui ressemblent au intermédiaire tétraédrique, et remplissez ainsi la poche de spécificité, empêchant l'enzyme de travailler correctement. La trypsine est produite dans le pancrease. Comme cité ci-dessus, ce sont les enzymes digestives puissantes. Afin de les empêcher de digérer le pancréas lui-même, les inhibiteurs héritent souvent le jeu pour empêcher l'organization de art de l'auto-portrait-digestion.

Zymogènes est une limite se rapportant aux précurseurs d'une enzyme, habituellement inactif. Jusqu'ici, nous avions discuté les enzymes digestives. La raison derrière un zymogène devrait être évidente - si les enzymes digestives étaient en activité une fois synthétisées, ils commenceraient immédiatement à mâcher vers le haut des organes et du tissu qui les ont synthétisés. Pancréatite aiguë est une telle condition, dans ce qui là est activation prématurée des enzymes digestives dans le pancréas, ayant pour résultat art de l'auto-portrait-digestion (autolyse). Il complique également investigations post mortem, pendant que le pancréas se digère souvent avant qu'il puisse être évalué visuellement.

Les zymogènes sont grands, structures inactives, ce qui ont la capacité de se casser à part ou changer en enzymes activées plus petites. La différence entre les zymogènes et les enzymes activées se situe dans le fait que l'emplacement actif pour la catalyse des zymogènes est tordu. En conséquence, le polypeptide de substrat ne peut pas lier efficacement, et protéolyse ne se produit pas. Seulement après l'activation, pendant les ce que la conformation et la structure du zymogène changent et l'emplacement actif est ouvert, bidon protéolyse produisez-vous.

Le zymogène pour la trypsine est trypsinoGEN. Quand le trypsinogen entre dans petit intestin du pancrease, sécrétions de mucosa duodénal fend la lysine 15 - obligation de peptide de l'isoleucine 16 du zymogène. En conséquence, le trypsinogen de zymogène décompose en trypsine. Rappelez-vous que la trypsine est également responsable du fendage lysine obligations de peptide, et ainsi, une fois qu'un peu de trypsine est produit, il participe au fendage de son propre zymogène, produire de bien plus de trypsine. Le processus de l'activation de trypsine peut s'appeler ainsi autocatalytique.

Chymotrypsinogen est le zymogène de chymotrypsine. Après que l'Arg 15 - l'obligation d'Ile 16 dans le zymogène de chymotrypsinogen est fendue par la trypsine, le a appelé par structure nouvellement produit pi-chymotrypsine subit autolyse (digestion d'art de l'auto-portrait), rendement de la chymotrypsine active.

Proelastase est le zymogène de élastase, et il est activé par le fendage par la trypsine.

Comme peut être vu, activation de trypsinogen à trypsine est essentiel, parce qu'il active sa propre réaction, aussi bien que la réaction de tous les deux chymotrypsine et élastase. Il est donc essentiel que cette activation ne se produise pas pr3maturément. Il y a plusieurs mesures de sauvegarde prises par l'organization pour empêcher art de l'auto-portrait-digestion :

  • L'activation du trypsinogen par la trypsine est relativement lente
  • Les zymogènes sont stockés dedans granules de zymogène, capsules qui ont des murs qui sont pensés pour être résistants à la protéolyse.

Inhibition

Des protéases de sérine sont empêchées près inhibiteurs de protéase de sérine ("serpins"), un groupe divers de enzymes cette forme a covalent obligation avec de la protéase de sérine, empêcher sa fonction. Meilleur-étudié serpins soyez antithrombin et alpha 1-antitrypsin, étudié pour leur rôle dedans coagulation/thrombose et emphysème/A1AT respectivement.

Rôle dans la maladie

Les mutations peuvent mener à l'activité diminuée ou plus grande des enzymes. Ceci peut avoir différentes conséquences, selon la fonction normale de la protéase de sérine. Par exemple, mutations dedans protéine C, en menant aux niveaux ou à l'activité insuffisants de protéine, prédisposez à thrombose.

Utilisation diagnostique

La détermination des niveaux de protéase de sérine peut être utile dans le contexte des maladies particulières.

  • Facteur de coagulation des niveaux peuvent être exigés dans le diagnostic des conditions hémorragiques ou thrombotic.
  • Élastase fécale est utilisé pour déterminer l'activité à sécrétion externe du pancréas, e.g. dans fibrose cystique ou pancréatite chronique.
  • Antigène de détail de prostate est employé pour déterminer cancer de prostate risque

Pleine liste

La numérotation suit Nombres de la EC dans ExPasy liste d'enzymes, catégorie 3.4.21 (des nombres manquants ont été transférés ou ont supprimé) :

Lien externe

 

  > Français > en.wikipedia.org (Traduit par ordinateur dans le Français)