Metalloproteinázok jellemzői, funkciói és típusai

az metalloproteinázok vagy metalloproteázok olyan enzimek, amelyek lebontják a fehérjéket és megkövetelik a fém atom jelenlétét. A sejtek által végrehajtott összes tevékenység végrehajtó karja az enzim.

Bár sok fehérje strukturális szerepet játszik, egy másik nagy szám, ha nem a legtöbb, valamilyen katalitikus aktivitást mutat. Ezen enzimek egy csoportja felelős más fehérjék lebontásáért.

Ezeket az enzimeket közösen proteinázoknak vagy proteázoknak nevezik. A proteázok csoportját, amelyhez egy fématomot kell alkalmazni, metalloproteinázoknak nevezzük.

index

• 1 Funkciók
• 2 A metalloproteinázok általános jellemzői
• 3 Osztályozás
  • 3.1 -Metaloproteinázok exopeptidasas
  • 3.2 -Metaloproteinázok endopeptidasák
• 4 Egyéb funkciók és változtatások
  • 4.1 A fehérjék módosítása
  • 4.2 Az egészségre gyakorolt ​​hatások
• 5 Kapcsolódó patológiák
• 6 Terápiás felhasználás
• 7 Referenciák

funkciók

A proteázok általában egy fontos és számos feladatcsoportot töltenek be egy sejtben. A legfontosabb globális feladat az, hogy engedélyezzük a sejtekben jelenlévő fehérjék cseréjét.

Ez azt jelenti, hogy megszünteti a régi fehérjéket, és lehetővé teszi új fehérjék helyettesítését. Új fehérjéket szintetizálunk de novo a transzlációs folyamat során a riboszómákra.

A metalloproteinázok legfontosabb szerepe különösen a sejt viselkedésének szabályozása. Ez a proteázok ezen csoportja révén érhető el, amely szabályozza a transzkripciós szabályozók, válasz mediátorok, receptorok, membrán szerkezeti fehérjék és belső szervek jelenlétét és jelenlétét..

A lebomlás módjától függően a proteázokat, ideértve a metalloproteinázokat is, endoproteazokba (metalloendoproteazok) vagy exoproteazokba (metalloproteinázokba) soroljuk..

Az előbbi fehérjéket a fehérje egyik végéből (azaz amino- vagy karboxilcsoport) bontja. Az endoproteazok viszont a specifikus specifitású fehérjék belsejébe vágnak.

A metalloproteinázok általános jellemzői

A metalloproteinázok talán a hatféle proteázok legkülönbözőbb csoportja. A proteázokat katalitikus mechanizmusuk szerint osztályozzák. Ezek a csoportok a cisztein, a szerin, a treonin, az aszparaginsav, a glutaminsav és a metalloproteinázok proteázjai..

Minden metalloproteinázhoz egy fém atom szükséges, hogy képes legyen katalitikus vágásuk végrehajtására. A metalloproteinázokban jelen lévő fémek főként cinket tartalmaznak, de más metalloproteinázok kobaltot használnak.

Funkciójának végrehajtásához a fématomot összehangoltan kell koordinálni a fehérjével. Ez négy kapcsolattartó ponton keresztül történik.

Hároman közülük a betöltött hisztidin, lizin, arginin, glutamát vagy aszpartát aminosavakat használják. A negyedik koordinációs pontot egy vízmolekula hozza létre.

besorolás

A Nemzetközi Biokémiai és Molekuláris Biológiai Unió létrehozta az enzimek osztályozási rendszerét. Ebben a rendszerben az enzimeket az EK betűkkel és egy négyszámú kódolt rendszerrel azonosítjuk.

Az első szám az enzimeket a hatásmechanizmusuk szerint azonosítja, és hat nagy osztályba osztja. A második szám elválasztja azokat a szubsztrát alapján, amelyen cselekszik. A másik két szám még pontosabbá teszi a megosztottságot.

Mivel a metalloproteinázok hidrolízis reakciókat katalizálnak, ezeket az osztályozási rendszer szerint azonosítják az EC4 számmal. Továbbá, azok a 4. alosztályhoz tartoznak, amely tartalmazza a peptidkötésekre ható összes hidrolázt.

A metalloproteinázok, mint a többi proteináz, a polipeptidlánc helyének megfelelően osztályozhatók.

-Exopeptidáz metalloproteinázok

Ezek a polipeptid lánc terminális aminosavainak peptidkötéseire hatnak. Ide tartoznak mindazok a metalloproteinázok, amelyeknek két katalitikus fémionja van, és néhányan egyetlen fémionnal rendelkeznek.

-Endopeptidáz metalloproteinázok

Ezek a polipeptidláncon belüli bármely peptidkötésre hatnak, ami két molekulát tartalmaz alacsonyabb molekulatömegű polipeptidekből.

Az egyetlen katalitikus fémionnal rendelkező metalloproteinázok ilyen módon hatnak. Itt vannak a mátrix metalloproteinázok és az ADAM fehérjék

Mátrix metalloproteinázok (MMP)

Ezek az enzimek képesek katalitikusan hatni az extracelluláris mátrix egyes összetevőire. Az extracelluláris mátrix az összes olyan anyag és anyag halmaza, amely egy szövet része, és amelyek a sejtek külső részén találhatók..

Számos enzim jelenlétük van a fiziológiai folyamatokban, és részt vesznek számos szövet morfológiai és funkcionális változásaiban..

A vázizomokban például nagyon fontos szerepet játszanak az izomszövet kialakulásában, átalakításában és regenerálódásában. Az extracelluláris mátrixban jelenlévő kollagének különböző típusaira is hatással vannak.

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

A sejtek között talált I, II és III típusú kollagénre ható hidrolitikus enzimek. Ezen anyagok katabolizmusának terméke denaturált kollagén vagy zselatin keletkezik.

A gerinces állatokban ezt az enzimet különböző sejtek, például fibroblasztok és makrofágok, valamint epitheliális sejtek termelik. Az extracelluláris mátrix más molekuláira is hatással lehetnek.

Zselatinázok (MMP-2, MMP-9)

Ezek hozzájárulnak az I., II. És III. Típusú kollagének katabolizmusához. A kollagenázok hatása után a denaturált kollagénre vagy zselatinra is hatással vannak.

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

Ezek a IV. Típusú kollagénekre és a kollagénhez kapcsolódó extracelluláris mátrix más molekuláira hatnak. A zselatin aktivitása korlátozott.

Matrilinek (MMP-7, MMP-26).

Ezek metalloproteinasák, amelyek szerkezetileg egyszerűbbek, mint a többi. A tumor epithelialis sejtekhez kapcsolódnak.

Membránhoz kapcsolódó metalloproteázok (MT-MMP)

Ezek a bazális membránok részét képezik. Részt vesznek más mátrix metalloproteinázok proteolitikus aktivitásában.

neprilysin

A neprilizin egy mátrix metalloproteináz, amely katalizátorként cinket tartalmaz. Felelős a peptidek amino-terminális hidrofób maradékban történő hidrolizálásáért.

Ez az enzim számos szervben megtalálható, köztük a vese, az agy, a tüdő, a vaszkuláris simaizom, valamint az endothel, a szív, a vér, a zsírsejtek és a fibroblasztok..

A neprilizin elengedhetetlen a vazoaktív peptidek metabolikus lebomlásához. Ezen peptidek némelyike ​​értágító hatású, míg mások vazokonstriktor hatással rendelkeznek.

A neprisilin gátlása az angiotenzin receptor gátlásával együtt nagyon ígéretes alternatív terápia lett a szívelégtelenségben szenvedő betegek kezelésében..

Más mátrix metalloproteinázok

Vannak olyan metalloproteinázok, amelyek nem tartoznak az előző kategóriák egyikébe sem. Példa ezekre az MMP-12; MMP-9; MMP-20; MMP-22; MMP-23 és MMP-28.

-ADAM fehérjék

Az ADAM (A Disintegrin és a Metalloprotease, angol neve) a metalloproteázok csoportja, amelyet metalloproteazoknak - disintegrineknek neveznek..

Ezek közé tartoznak az olyan enzimek, amelyek a sejtek által a sejt membránja által kizárt fehérjék részeit vágják vagy eltávolítják..

Néhány ADAM, különösen emberben, nem rendelkezik funkcionális proteáz doménnel. Fő funkciói közé tartozik a spermatogenezis és a sperma - petesejt fúzió. A kígyók mérgének fontos összetevői.

Egyéb funkciók és változtatások

Fehérje módosítása

A metalloproteinázok részt vehetnek a fehérjék módosításában (érlelésében) a poszt-transzlációs folyamatokban.

Ez a célfehérje szintézisével vagy az azt követő végponttal együtt fordulhat elő, vagy annak végső helyén, ahol az a funkcióját végzi. Ezt általában a célmolekula korlátozott számú aminosavmaradékának hasításával érjük el.

Szélesebb hasítási reakcióknál a fehérjék teljesen lebomlanak.

Az egészségre gyakorolt ​​hatások

A metalloproteinázok működésének bármilyen változása nemkívánatos hatással lehet az emberi egészségre. Ezen túlmenően néhány más patológiai folyamat valamilyen módon magában foglalja e fontos enzimcsoport részvételét.

A mátrix metalloproteináz 2 például fontos szerepet játszik a rák, annak progressziója és metasztázisa, beleértve az endometriális rákot, behatolásában. Más esetekben az MME-k homeosztázisának megváltozása az ízületi gyulladással, gyulladással és bizonyos ráktípusokkal kapcsolatos..

Végül, a metalloproteinázok más jellegű funkciókat töltenek be a természetben, amelyek nem kapcsolódnak közvetlenül az egyén fiziológiájához. Néhány állat esetében például a mérgek előállítása fontos a túlélési módban.

Valójában sok kígyó mérgezése bioaktív vegyületek összetett keverékét tartalmazza. Ezek közül számos olyan metalloproteináz van, amely vérzést, szövetkárosodást, ödémát, nekrózist okoz, többek között az áldozatok hatásai között..

Kapcsolódó patológiák

Megállapítást nyert, hogy az MMP család enzimjei részt vesznek a különböző betegségek kialakulásában; bőrbetegségek, vaszkuláris diszfunkciók, cirrhosis, pulmonalis emphysema, cerebrális ischaemia, arthritis, periodontitis és rákmetasztázis,.

Úgy véljük, hogy a mátrix metalloproteinázokban előforduló sokféle formában a genetikai szabályozás több mechanizmusának megváltoztatása kedvező, ami így a genetikai profil megváltozásához vezet..

Az MMP-hez kapcsolódó patológiák kialakulásának gátlásához különböző, természetes és mesterséges metallopreinázok inhibitorait használtuk..

Természetes inhibitorokat izoláltak számos tengeri szervezetből, beleértve a halakat, puhatestűeket, algákat és baktériumokat. A szintetikus inhibitorok általában tartalmazzák a kelátképző csoportot, amely kötődik és inaktiválja a katalitikus fémiont. Az ilyen terápiákkal kapott eredmények azonban nem voltak meggyőzőek.

Terápiás felhasználás

A mátrix metalloproteinázok több terápiás felhasználással rendelkeznek. Ezeket égési sérülések kezelésére, valamint különböző típusú fekélyek kezelésére használják. A hegszövetek kiküszöbölésére és a szervátültetésekben a regenerációs folyamat megkönnyítésére is használják.

referenciák

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walters, P. (2014) A sejt molekuláris biológiája, 6^th Edition. Garland tudomány, Taylor és Francis csoport. Abingdon-on-Thames, Egyesült Királyság.
2. Caley, M. P., Martins, V. L. C., O'Toole, E. A. (2015) Metalloproteinázok és sebgyógyulás. Advances in Wound Care, 4: 225-234.
3. Löffek, S., Schilling, O., Franzke, C.-W. (2011) A mátrix metalloproteinázok biológiai szerepe: kritikus egyensúly. European Respiratory Journal, 38: 191-208.
4. Opalińska, M., Jańska, H. (2018) AAA proteázok: a mitokondriális funkció és a homeosztázis őrzői. Cells, 7: 163. doi: 10,3390 / cellák7100163.
5. Rima, M., Alavi-Naini, S.M., Karam, M., Sadek, R., Sabatier, J.-M., Fajloun, Z. (2018) Vipers of the Middle East: a bioaktív molekulák gazdag forrása. molekulák.