biobiobio


 

Proteazy

proteazy Proteazy (inaczej peptydazy, proteinazy) są enzymami, które odgrywają bardzo ważną rolę w każdej żywej komórce. Prowadzą proces proteolizy, czyli hydrolizują wiązania peptydowe pomiędzy aminokwasami, dzieląc długie łańcuchy aminokwasowe (zwane peptydami) na mniejsze części. Aminokwasy są budulcem białek żywych organizmów, które uzyskują je z pokarmu bądź też na drodze biosyntezy. Aminokwasy tworzą wyżej zorganizowane struktury zwane polipeptydami. Proteazy są odpowiedzialne za syntezę wszystkich białek, poprzez kontrolę ich składu, rozmiaru, kształtu, regulują również procesy ich degradacji. Miejsce cięcia przez peptydazy jest niezwykle precyzyjne, ponieważ większość tych enzymów tnie w miejscu występowania specyficznej dla danej peptydazy sekwencji aminokwasów. Dodatkowo enzymy te dokonują cięcia tylko w określonych dla danego enzymu warunkach środowiska.

Wyróżniamy wiele rodzajów proteaz. U człowieka wykryto około 500 peptydaz, które są kodowane przez 2% wszystkich ludzkich genów. Proteazy są aktywne w specyficznym pH, w związku z tym dzielimy je na: proteazy kwaśne, obojętne oraz zasadowe. Według innego podziału, uwzględniającego mechanizm działania tych enzymów, wyróżniamy następujące rodzaje peptydaz:
- proteazy serynowe
- proteazy treoninowe
- proteazy cysteinowe
- proteazy asparaginowe
- metaloproteazy
- proteazy glutaminianowe


Inhibitory proteaz


Cząsteczki, które mogą w różnym stopniu hamować aktywność enzymów zwane są inhibitorami. Wiele inhibitorów może bezpośrednio wpływać na funkcjonowanie proteaz poprzez wiązanie się z ich miejscem aktywnym, uniemożliwiając w ten sposób wiązanie substratu. Natomiast inne zasłaniają miejsce wiązania substratu lub zmieniają kształt miejsca aktywnego enzymu. Inhibitory peptydaz mają istotne znaczenie w regulacji funkcjonowania tych enzymów w wielu procesach fizjologicznych. Mechanizm ten znalazł szerokie zastosowanie w medycynie, które szerzej zostało opisane w dalszej części artykułu.


Znaczenie proteaz


Proteazy odgrywają istotną rolę w wielu procesach, takich jak: zapłodnienie, trawienie, wzrost, dojrzewanie, starzenie się, a nawet śmierć organizmu. Enzymy te regulują liczne procesy fizjologiczne poprzez kontrolę aktywacji, syntezy oraz degradacji białek. Pełnią również istotną funkcję w replikacji oraz rozprzestrzenianiu się wirusów, bakterii oraz parazytów. Odpowiedzialne są za efektywną transmisję choroby wywoływanej przez te patogeny. Z tego powodu peptydazy stanowią istotny cel w przypadku leczenia wielu chorób. Obecnie wiadomo, że podłożem niektórych chorób genetycznych u ludzi jest pojedyncza mutacja w sekwencji aminokwasowej. Także nieprawidłowy poziom proteaz prowadzi do wielu nieprawidłowości fizjologicznych, czego konsekwencją jest choroba.

Przykłady wykorzystania mechanizmów regulacji proteaz w leczeniu chorób:
- inhibicja proteaz wirusowych odpowiedzialnych za replikację wirusa HIV jest obecnie najefektywniejszym sposobem leczenia AIDS
- blokowanie ludzkiej trombiny zaangażowanej w procesy krzepnięcia krwi jest skutecznym sposobem leczenia choroby wieńcowej
- zahamowanie działania proteazy ACE, która przyczynia się do wzrostu ciśnienia krwi, jest jedną z metod leczenia nadciśnienia tętniczego

Inne inhibitory proteaz są wykorzystywane w leczeniu: infekcji wywoływanych przez parazyty, grzyby oraz wirusy, różnego typu zapaleń, chorób immunologicznych, związanych z układem krążenia, oddechowym, nerwowym oraz nowotworów. Poziom ludzkich peptydaz wykorzystywany jest również jako wskaźnik wielu chorób, np. kalikreiny (specyficzny antygen prostaty) dają optymistyczną prognozę w przypadku terapii nowotworu prostaty. Innymi ważnymi peptydazami, będącymi indykatorami w diagnostyce medycznej są metaloproteinazy oraz katepsyny.

Obecnie prowadzone są eksperymenty wykorzystujące proteazy jako szczepionki w walce z licznymi chorobami wywoływanymi przez parazyty oraz wirusy. W fazie badań znajdują się szczepionki używane w leczeniu przede wszystkim chorób krajów trzecich, takich jak: malaria, schistosomoza oraz gorączka Denga. W szczepionkach wykorzystywane są także proteazy związane z rozwojem niektórych toksyn produkowanych przez bakterie, takie jak: Clostridium tytani (toksyny tężca) oraz Bacillus anthracis (toksyny wąglika). Dodatkową zaletą stosowania proteinaz w lecznictwie jest fakt, że ostatnie doniesienia naukowców głoszą, że mogą one skutecznie omijać przewód pokarmowy i zostać wchłonięte do krwioobiegu przy jednoczesnym zachowaniu ich pełnej aktywności enzymatycznej.

Proteazy mają również duże znaczenie w rolnictwie, ponieważ regulują życie owadów i innych szkodników gospodarskich. Wpływają również na wzrost i zdrowie zwierząt gospodarskich. Pełnią również kluczową rolę w kontroli wzrostu roślin. Szczegółowe badania nad proteazami mogłyby znacznie zwiększyć efektywność gospodarki poprzez poprawę niektórych właściwości roślin, takich jak: szybszy wzrost, zwiększona produkcja biomasy oraz odporność. Badania umożliwiłyby również rozwój nowych pestycydów, a także wzrost produkcji przemysłu spożywczego.


Wpływ proteaz na receptory


Komórki w różny sposób reagują na sygnały zewnętrzne. Hormony oraz małe cząsteczki, znajdujące się na zewnątrz komórki mogą bezpośrednio oddziaływać z receptorami, znajdującymi się na zewnętrznej powierzchni komórki. W ten sposób regulują wiele procesów życiowych. Obecnie wiadomo, że celem niektórych proteaz są właśnie receptory. W ten sposób peptydazy wpływają na system immunologiczny, rozwój nowotworów, zapaleń, astmy oraz alergii. Przykładowo roztocza wydzielają proteazy, które powodują astmę oraz alergie, ponieważ wpływają na białka powierzchniowe dróg oddechowych. Natomiast inna grupa proteaz modyfikuje receptory od wewnętrznej strony błony komórkowej, uczestnicząc w ten sposób w przekazywaniu sygnałów komórkowych.



Proteazy należą do ważnej grupy enzymów, ponieważ kontrolują wiele procesów biochemicznych zachodzących w żywych komórkach. Uczestniczą w ten sposób w licznych procesach fizjologicznych. Z tego powodu bardzo istotne jest szczegółowe poznanie molekularnych mechanizmów działania tych enzymów. Umożliwi to wykorzystanie peptydaz w biotechnologii na szeroką skalę.


Agata Gajda


Źródło:
http://www.enzymeessentials.com/HTML/protease.html
http://www.protease.net/index.php?id=8
http://greenwoodhealth.net/np/protease.htm
http://proteases.org/


Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Menu podręczne

Kto jest online

100 anonymous users oraz 0 registered users online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem. Tutaj możesz się zalogować.


 
 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły.

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2013 e-biotechnologia.pl
stat4u