نشاط تحلل البروتين: التعريف والوظائف والأهمية للجسم وتصنيف البروتياز

2024 مؤلف: Curtis Blomfield | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 05:37

يلعب البروتياز (البروتينات والببتيدات والإنزيمات المحللة للبروتين) دورًا مهمًا للغاية في حياة الإنسان. حتى الآن ، تم التعرف على أكثر من 500 من هذه الإنزيمات في جسم الإنسان ، والتي تم ترميزها بنسبة 2٪ من جميع الجينات. لوحظ نشاط التحلل للبروتين في جميع أشكال الحياة والفيروسات.

التصنيف الرئيسي

بناءً على البقايا الحفزية ، يمكن تقسيم البروتياز إلى 7 مجموعات عريضة:

1. سيرين - استخدام كحول السيرين
2. سيستين - استخدام سيستين ثيول.
3. Threonine - دوران الكحول الثانوي threonine.
4. الأسبارتيك - باستخدام حمض الكربوكسيل الأسبارتات.
5. الجلوتاميك - باستخدام الغلوتامات حمض الكربوكسيل.
6. Metalloprotease - دوران المعادن ، عادة الزنك.
7. ليات الببتيد Asparagine - يستخدم Asparagine لإجراء تفاعل استبعاد (لا يتطلب الماء).

تم تجميع البروتياز لأول مرة في 84 عائلة وفقًا لنشاطها التحليلي ، ومصنفة ضمن 4 أنواع محفزة:

• سيرين ؛
• سيستين ؛
• الاسبارتيك ؛
• معدن.

المعنى

يلعب النشاط التحليلي الكلي دورًا مهمًا في العديد من عمليات الجسم. هذه هي الإخصاب والهضم والنمو والنضج والشيخوخة وحتى الموت. ينظم البروتياز العديد من العمليات الفسيولوجية من خلال التحكم في تنشيط تخليق الأطعمة البروتينية وتلفها. تلعب دورًا مهمًا في تكاثر وانتشار الفيروسات والبكتيريا والطفيليات ، وبالتالي فهي مسؤولة عن النقل الفعال للأمراض التي تسببها المواد المسببة للأمراض. تسمح هذه الإنزيمات لخلايا الورم بالانقسام ، وملء الفراغ بين الخلايا والأوعية الدموية للرئتين ، والانتشار إلى أنسجة الجسم الأخرى.

وظائف بيولوجية

نشاط تحلل البروتين له الوظائف التالية:

• معالجة ما بعد الترجمة. يشمل إزالة الميثيونين و / أو تحويل بروتين غير نشط أو غير وظيفي إلى وحدة نشطة.
• انشقاق بروتينات السلائف. يعد هذا ضروريًا للتأكد من أن البروتياز يتم تنشيطه فقط في الموقع والسياق الصحيحين. يمكن أن يكون نشاط التحلل غير المناسب ضارًا جدًا بالجسم.
• تدهور البروتين. قد يحدث داخل الخلايا أو خارجها. يؤدي عددًا من الوظائف: يزيل البروتينات التالفة وغير الطبيعية ؛ يمنع تراكمها. يعمل على تنظيم العمليات الخلوية عن طريق الإزالةالانزيمات.
• الهضم. يتم تقسيم البروتينات التي يتم الحصول عليها من الطعام إلى سلاسل ببتيدية بواسطة البيبسين والتريبسين والكيموتريبسين والإيلاستاز. لمنع التنشيط غير المناسب أو السابق لأوانه للأنزيمات الهضمية (التي يمكن أن تسبب التهاب البنكرياس) ، فإنها تعمل بمثابة زيموجين غير نشط.

إنزيمات

توجد الإنزيمات المحللة للبروتين في البكتيريا والفيروسات وبعض أنواع الطحالب والنباتات. لكن معظمهم في الحيوانات. هناك أنواع مختلفة من نشاط التحلل البروتيني للأنزيمات. يتم تصنيفها وفقًا للمواقع التي يتم فيها تحفيز تكسير البروتينات. المجموعتان الرئيسيتان هما exopeptides و endopeptidases. في البداية ، يتم مهاجمة المواد البروتينية داخل الجسم بواسطة البيبسين. عندما يتم تمرير البروتين إلى الأمعاء الدقيقة ، يتم هضمه جزئيًا بواسطة المعدة. هنا يتعرض للإنزيمات المحللة للبروتين التي يفرزها البنكرياس. ثم يتم تنشيط إنزيمات البنكرياس في الأمعاء ، وتحويل البروتينات إلى أحماض أمينية تمتصها جدرانها بسهولة. وبالتالي فإن البنكرياس محمي من الهضم الذاتي.

بكتيريا

البروتياز الميكروبي هي إحدى المجموعات المهمة في الإنتاج الصناعي التجاري للإنزيمات. تم إجراء دراسات لتحديد نشاط التحلل البروتيني للبكتيريا من أجل توضيح أدوارها في التسبب في الأمراض المعدية. كان التركيز على فحص بكتيريا حمض اللاكتيك من أنواع مختلفة من الزبادي والحليب المخمر. يتم توزيعها على نطاق واسع في الطبيعة.هذه العصيات اللبنية ، المكورات اللبنية ، المشقوقة ، العقديات ، المكورات المعوية و sporolactobacilli. وهي مقسمة إلى أنواع وأنواع فرعية ومتغيرات وسلالات.

نشاط تحلل البروتين هو خاصية مهمة جدا لبكتيريا حمض اللاكتيك. البروتياز البكتيرية هي إنزيمات تحفز روابط الببتيد المائي في البروتينات والببتيدات المتعددة. يلعبون دورًا مهمًا في التكنولوجيا الحيوية الصناعية والمستحضرات الصيدلانية. أظهرت الدراسات أن 13 سلالة لها نشاط تحلل البروتين. خمسة منهم ، وهي L1 ، L2 ، L6 ، L7 ، L9 أظهرت أعلى نشاط

الببتين

يتم قياس نشاط تحلل البروتين للبيبسين تحت تأثير المجال المغناطيسي على الجسم. يتميز التركيب الجزيئي للبيبسين بالتناظر المكاني D. يتم تصنيع الببسينوجين الأولي الخامل داخل خلايا الغشاء المخاطي في المعدة. كما أنه موجود في سوائل بيولوجية مختلفة (الدم والبول والسائل المنوي والسائل النخاعي). يتميز البيبسينوجين بالتنشيط التحفيزي الذاتي. يتم تحفيز إفرازه بواسطة العصب المبهم والألياف المتعاطفة والجاسترين والهستامين والسكرتين وكوليسيستوكينين. يعمل جاسترين كمحفز للخلايا الجدارية. يوجد هذا البولي ببتيد في شكلين يحتويان على 34 و 17 من الأحماض الأمينية. كشفت قياسات النشاط التحلل للبروتين للبيبسين فيما يتعلق بالهيموجلوبين القياسي عن تغيرات مماثلة في نشاط الجهاز الهضمي للإنزيم.

تحلل البروتينات والمرض

شاذ بروتينيرتبط النشاط بالعديد من الأمراض. في التهاب البنكرياس ، يؤدي تسرب البروتياز وتفعيلها المبكر في البنكرياس إلى الاشتعال الذاتي للبنكرياس. قد يكون لدى مرضى السكري نشاط متزايد في الليزوزوم ويمكن زيادة تحلل بعض البروتينات بشكل كبير. يمكن أن تؤدي الأمراض الالتهابية المزمنة (التهاب المفاصل الروماتويدي) إلى إطلاق الإنزيمات الليزوزومية في الفضاء خارج الخلية. هذا يدمر الأنسجة المحيطة. يمكن أن يؤدي عدم التوازن بين البروتياز ومضادات البروتياز إلى تدمير أنسجة الرئة في انتفاخ الرئة الناجم عن تدخين التبغ.

أمراض أخرى تشمل ضمور العضلات وتنكس الجلد وأمراض الجهاز التنفسي والجهاز الهضمي والأورام الخبيثة.

تحلل البروتينات غير الأنزيمية

العمود الفقري للبروتين مستقر جدًا في الماء عند درجة حموضة محايدة ودرجة حرارة الغرفة ، على الرغم من أن معدل التحلل المائي للروابط الببتيدية المختلفة قد يختلف. يتراوح عمر النصف لانحلال السندات الببتيدية من 7 إلى 350 عامًا.

يمكن للأحماض المعدنية القوية أن تتحلل بسهولة روابط الببتيد في البروتينات. الطريقة القياسية لتحليل البروتين هي تسخينه إلى 105 درجة مئوية أو نقعه في حمض الهيدروكلوريك لمدة 24 ساعة.

طريقة التحديد

هناك عدة طرق لتحديد نشاط التحلل. على سبيل المثال ، التحلل المائي للكازين أو الهيموجلوبين أو الآزوكازين. الطريقة الأولى ليست باهظة الثمن ، ولكن من الصعب إذابة الكازين. طريقة التحلل المائي للهيموجلوبين أكثر تكلفة. عند استخدامه ، يجب تغيير طبيعة الركيزة.الطريقة الثالثة تتجنب هذا ، لكنها أيضًا ليست رخيصة. الطريقة الأسرع وغير المكلفة هي استخدام ركيزة الحليب. وهي تشتمل على معدات أقل ويمكن استخدامها في الدورات التدريبية. كل ما يتطلبه الأمر هو حليب خالي الدسم وحمام مائي.

إجراء تجريبي

يضاف 2 ملليلتر من محلول منظم (أسيتات الصوديوم pH 5.0 يحتوي على CaC_{I2) إلى 3 ملليلتر من الحليب منزوع الدسم. يحفظ هذا الخليط عند 30 درجة مئوية في حمام مائي لمدة 10 دقائق. لمعرفة عملية تخثر الحليب ، يتم استخدام مصدر ضوء. يتخطى ذلك لعدة ثوانٍ لتخثر قطعة من الحليب بحجم رأس الدبوس. الفترة المناسبة للدقة تتراوح بين دقيقة ودقيقتين. يتم تعريف كتلة الإنزيم على أنها الكمية المطلوبة لتشكيل أول جزء متخثر في دقيقة واحدة في ظل الظروف التجريبية المختارة.}

البروتياز كعوامل مضادة للفيروسات

حاليًا ، هناك عدد من الأدوية المعتمدة ذات النشاط التحلل للبروتين لاستخدامها في علاج الالتهابات الفيروسية. يستخدم معظمها في المقام الأول لعلاج فيروس الهربس ، وفيروس نقص المناعة البشرية ، والتهابات الجهاز التنفسي المخلوي ، وعدوى فيروس الأنفلونزا A. هذه هي نظائر النيوكليوزيد التي تعمل عن طريق تثبيط تخليق الحمض النووي الفيروسي.

أظهرت الأبحاث على مدار العقد الماضي أن البروتياز مطلب مطلق في دورة حياة العديد من الفيروسات. يحدث التأثير أيضًاعن طريق انشقاق البروتينات الأولية ذات الوزن الجزيئي العالي للحصول على منتجات وظيفية ، أو عن طريق تحفيز البروتينات الهيكلية اللازمة لتجميع وتشكل الجزيئات الفيروسية.

حتى الآن ، تمت الموافقة على أربعة مثبطات للبروتياز:

• "Saquinavir" (Invirase، Ro 31-8959).
• إندينافير (كريكسيفان ، MK-639).
• "Ritonavir" (نورفير ، AVT-538).
• "Nelfinavir" (Viracept، AG1343).

أدوية أخرى

تشكل بروتياز Picornavirus واحدة من أكبر عائلات مسببات الأمراض البشرية المهمة طبياً. ترتبط الفيروسات المعوية بمتلازمات سريرية مختلفة ، بما في ذلك أمراض الجهاز التنفسي العلوي والتهاب السحايا العقيم والتهاب الدماغ والتهاب عضلة القلب وأمراض اليد والقدم والفم. في هذه الحالة ، سوف يساعد البروتياز. طارد للبلغم مع نشاط حال للبروتين:

• "تريبسين".
• "ريبونوكلياز".
• "شيموزين"

عقار آخر محتمل مضاد للفيروسات هو Pleconaril.