Karakteristike, funkcije i vrste metaloproteinaza



Metaloproteaze ili metaloproteaze su enzimi koji degradiraju proteine ​​i zahtijevaju prisutnost metalnog atoma koji ima aktivnost. Izvršna ruka svih aktivnosti koje provodi stanica su enzimi.

Iako mnogi proteini igraju strukturalnu ulogu, drugi veliki broj, ako ne i većina, pokazuju katalitičku aktivnost. Skupina ovih enzima odgovorna je za razgradnju drugih proteina.

Zajedno se ti enzimi nazivaju proteinaze ili proteaze. Skupina proteaza koja zahtijeva aktiviranje atoma metala naziva se metaloproteinaze.

indeks

  • 1 Funkcije
  • 2 Opće značajke metaloproteinaza
  • 3 Klasifikacija
    • 3.1 -Metaloproteinaze exopeptidasas
    • 3.2 -Metaloproteinaze endopeptidasas
  • 4 Ostale funkcije i izmjene
    • 4.1. Modifikacija proteina
    • 4.2 Utjecaj na zdravlje
  • 5 Povezane patologije
  • 6 Terapijske primjene
  • 7 Reference

funkcije

Proteaze općenito ispunjavaju važnu i brojnu skupinu zadataka u ćeliji. Naj globalniji zadatak je omogućiti zamjenu proteina prisutnih u stanici.

To znači, eliminirati stare proteine ​​i omogućiti njihovu zamjenu novim proteinima. Sintetizirani su novi proteini de novo na ribosomima tijekom procesa prevođenja.

Posebno važna uloga metaloproteinaza je reguliranje ponašanja stanice. To se postiže ovom posebnom skupinom proteaza koje kontroliraju prisutnost i vrijeme prisutnosti transkripcijskih regulatora, medijatora reakcije, receptora, membranskih strukturnih proteina i unutarnjih organela, itd..

Ovisno o načinu njihove razgradnje, proteaze, uključujući metaloproteinaze, svrstavaju se u endoproteaze (metaloendoproteaze) ili egzoproteaze (metaloproteinaze)..

Bivši degradiraju proteine ​​s jednog kraja proteina (tj. Amino ili karboksil). Endoproteaze, s druge strane, prave rezove unutar proteina sa specifičnom specifičnošću.

Opće karakteristike metaloproteinaza

Metaloproteinaze su možda najrazličitija skupina proteaza šest postojećih. Proteaze su klasificirane prema njihovom katalitičkom mehanizmu. Ove skupine su proteaze cisteina, serina, treonina, asparaginske kiseline, glutaminske kiseline i metaloproteinaza..

Sve metaloproteinaze zahtijevaju atom metala da bi mogli izvršiti njihov katalitički rez. Metali prisutni u metaloproteinazama uglavnom uključuju cink, ali druge metaloproteinaze koriste kobalt.

Da bi se izvršila njegova funkcija, atom metala mora biti koordinirano na koordiniran način s proteinom. To se postiže kroz četiri točke kontakta.

Tri od njih koriste neke od aminokiselina opterećenih histidinom, lizinom, argininom, glutamatom ili aspartatom. Četvrtu koordinacijsku točku čini molekula vode.

klasifikacija

Međunarodna unija biokemije i molekularne biologije uspostavila je sustav klasifikacije enzima. U ovom sustavu enzimi su identificirani slovima EC i kodiranim sustavom od četiri broja.

Prvi broj identificira enzime prema njihovom mehanizmu djelovanja i dijeli ih u šest velikih klasa. Drugi broj ih dijeli prema supstratu na kojem djeluju. Druga dva broja čine podjele još specifičnijima.

Budući da metaloproteinaze kataliziraju reakcije hidrolize, identificirane su s brojem EC4, prema ovom klasifikacijskom sustavu. Osim toga, oni pripadaju potklasi 4, u kojoj se nalaze sve hidrolaze koje djeluju na peptidne veze.

Metaloproteinaze, kao i ostale proteaze, mogu se klasificirati prema mjestu polipeptidnog lanca koji napada.

-Exopeptidase metalloproteinases

Oni djeluju na peptidne veze terminalnih aminokiselina polipeptidnog lanca. Ovdje su uključene sve metaloproteinaze koje imaju dva katalitička metala i neke s jednim metalnim ionom.

-Endopeptidaza metaloproteinaze

Oni djeluju na bilo koju peptidnu vezu unutar polipeptidnog lanca što rezultira u dvije molekule polipeptida niže molekulske mase.

Mnoge metaloproteinaze s jednim katalitičkim metalnim ionom djeluju na ovaj način. Ovdje se nalaze matrične metaloproteinaze i ADAM proteini

Matrične metaloproteinaze (MMP)

Oni su enzimi sposobni za djelovanje katalitički na nekim komponentama izvanstaničnog matriksa. Izvanstanični matriks je skup svih tvari i materijala koji su dio tkiva i koji se nalaze na vanjskoj strani stanica.

Oni su brojna skupina enzima prisutnih u fiziološkim procesima, te sudjeluju u morfološkim i funkcionalnim promjenama mnogih tkiva.

U skeletnim mišićima, na primjer, igraju vrlo važnu ulogu u formiranju, remodeliranju i regeneraciji mišićnog tkiva. Oni također djeluju na različite vrste kolagena prisutnih u izvanstaničnom matriksu.

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

Hidrolitički enzimi koji djeluju na kolagen tipa I, II i III nalaze se između stanica. Dobiva se produkt katabolizma ovih tvari denaturiranog kolagena ili želatine.

Kod kralježnjaka ovaj enzim proizvode različite stanice, kao što su fibroblasti i makrofagi, kao i epitelne stanice. Mogu djelovati i na druge molekule izvanstaničnog matriksa.

Želatinaze (MMP-2, MMP-9)

Oni doprinose katabolizmu kolagena tipa I, II i III. Oni također djeluju na denaturirani kolagen ili želatinu dobivenu nakon djelovanja kolagenaza.

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

Djeluju na kolagene tipa IV i na druge molekule izvanstaničnog matriksa povezane s kolagenom. Njegova aktivnost na želatini je ograničena.

Matrilizini (MMP-7, MMP-26).

Oni su metaloproteinasas strukturno jednostavniji od ostalih. Oni su povezani s tumorskim epitelnim stanicama.

Metaloproteaze povezane s membranom (MT-MMP)

To su dio bazalnih membrana. Oni sudjeluju u proteolitičkim aktivnostima drugih metaloproteinaza matriksa.

neprilizm

Neprilizin je matrična metaloproteinaza koja ima cink kao ion katalizatora. On je odgovoran za hidrolizu peptida u amino-terminalnom hidrofobnom ostatku.

Ovaj se enzim nalazi u brojnim organima, uključujući bubreg, mozak, pluća, vaskularne glatke mišiće, kao i endotelne, srčane, krvne, masne stanice i fibroblaste..

Neprilizin je bitan za metaboličku razgradnju vazoaktivnih peptida. Neki od tih peptida djeluju kao vazodilatatori, ali drugi imaju vazokonstriktorne učinke.

Inhibicija neprisilina, zajedno s inhibicijom angiotenzinskog receptora, postala je vrlo obećavajuća alternativna terapija u liječenju bolesnika sa zatajenjem srca..

Ostale matrične metaloproteinaze

Postoje neke metaloproteinaze koje ne spadaju ni u jednu od prethodnih kategorija. Primjer njih je MMP-12; MMP-9; MMP-20; MMP-22; MMP-23 i MMP-28.

-ADAM proteini

ADAM (Disintegrin i metaloproteaza, s engleskim imenom) su skupina metaloproteinaza, poznatih kao metaloproteaze - dezintegrini.

To uključuje enzime koji sijeku ili eliminiraju dijelove proteina koji su iz stanice izuzeti membranom ove stanice..

Neki ADAM, posebno kod ljudi, nemaju funkcionalnu domenu proteaze. Među njegovim glavnim funkcijama djeluju spermatogeneza i fuzija spermija. Oni su važna komponenta otrova mnogih zmija.

Ostale funkcije i promjene

Modifikacija proteina

Metaloproteinaze mogu sudjelovati u modifikaciji (sazrijevanju) nekih proteina u post-translacijskim procesima.

To se može pojaviti istodobno s, ili nakon sinteze ciljanog proteina ili na konačnom mjestu gdje se nalazi radi obavljanja svoje funkcije. To se obično postiže cijepanjem ograničenog broja aminokiselinskih ostataka ciljne molekule.

U opsežnijim reakcijama cijepanja, bijeli proteini se mogu potpuno razgraditi.

Učinci na zdravlje

Svaka promjena u funkcioniranju metaloproteinaza može imati neželjene učinke na zdravlje ljudskog bića. Osim toga, neki drugi patološki procesi na neki način uključuju sudjelovanje ove važne skupine enzima.

Matrična metaloproteinaza 2, na primjer, igra važnu ulogu u invaziji rakom, njegovom progresijom i metastazama, uključujući rak endometrija. U drugim slučajevima, promjena homeostaze MME-a povezana je s artritisom, upalom i nekim vrstama raka.

Konačno, metaloproteinaze ispunjavaju druge funkcije u prirodi koje nisu izravno povezane s fiziologijom pojedinca koji ih proizvodi. Kod nekih životinja, na primjer, proizvodnja otrova je važna u njihovom načinu preživljavanja.

Zapravo, otrov mnogih zmija sadrži složenu mješavinu bioaktivnih spojeva. Među njima je nekoliko metaloproteinaza koje uzrokuju krvarenje, oštećenje tkiva, edem, nekrozu, među ostalim učincima na žrtvu.

Povezane patologije

Utvrđeno je da enzimi MMP obitelji sudjeluju u razvoju različitih bolesti; bolesti kože, vaskularne disfunkcije, ciroza, plućni emfizem, cerebralna ishemija, artritis, parodontitis i metastaze raka.

Smatra se da velika raznolikost oblika koji se mogu pojaviti u matriksnim metaloproteinazama pogoduje promjeni nekoliko mehanizama genetske regulacije, što na taj način dovodi do promjene genetskog profila..

Da bi se inhibirao razvoj patologija povezanih s MMP, korišteni su različiti inhibitori metalopreinaza, i prirodnih i umjetnih..

Prirodni inhibitori izolirani su iz brojnih morskih organizama, uključujući ribe, mekušce, alge i bakterije. Sintetski inhibitori, s druge strane, općenito sadrže kelatnu skupinu koja veže i inaktivira katalitički metalni ion. Rezultati dobiveni ovim terapijama, međutim, nisu bili konačni.

Terapijske primjene

Matrične metaloproteinaze posjeduju nekoliko terapijskih primjena. Koriste se za liječenje opeklina, kao i za različite vrste ulkusa. Također su korišteni za uklanjanje ožiljnog tkiva i olakšavanje procesa regeneracije u transplantaciji organa.

reference

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walters, P. (2014) Molekularna biologija stanice, 6th Izdanje. Garland Science, Taylor & Francis Group. Abingdon-on-Thames, Velika Britanija.
  2. Caley, M.P., Martins, V.L.C., O'Toole, E.A. (2015) Metaloproteinaze i zacjeljivanje rana. Napredak u njezi rana, 4: 225-234.
  3. Löffek, S., Schilling, O., Franzke, C.-W. (2011) Biološka uloga matričnih metaloproteinaza: kritična ravnoteža. European Respiratory Journal, 38: 191-208.
  4. Opalińska, M., Jańska, H. (2018) AAA proteaze: čuvari mitohondrijske funkcije i homeostaze. Cells, 7: 163. doi: 10.3390 / cells7100163.
  5. Rima, M., Alavi-Naini, S.M., Karam, M., Sadek, R., Sabatier, J.-M., Fajloun, Z. (2018) Viperi Bliskog istoka: bogat izvor bioaktivnih molekula. molekule.