Metalloproteināžu īpašības, funkcijas un veidi



The metaloproteināzes vai metalloproteāzes ir fermenti, kas noārdās olbaltumvielas un kam ir nepieciešama metāla atoma klātbūtne. Visu šūnu veikto darbību izpildvaras ir fermenti.

Lai gan daudzām olbaltumvielām ir strukturāla loma, citam lielam skaitam, ja ne lielākam, ir kāda katalītiska aktivitāte. Šo fermentu grupa ir atbildīga par citu proteīnu noārdīšanos.

Kopā šos fermentus sauc par proteināzēm vai proteāzēm. To proteāžu grupu, kurām nepieciešama aktīva metāla atoma, sauc par metalloproteināzēm.

Indekss

  • 1 Funkcijas
  • 2 Metaloproteināžu vispārīgās īpašības
  • 3 Klasifikācija
    • 3.1 -Metaloproteināzes exopeptidasas
    • 3.2 -Metaloproteināzes endopeptidasas
  • 4 Citas funkcijas un izmaiņas
    • 4.1 Olbaltumvielu modifikācija
    • 4.2 Ietekme uz veselību
  • 5 Saistītās patoloģijas
  • 6 Terapeitiskie lietojumi
  • 7 Atsauces

Funkcijas

Kopumā proteāzes šūnā pilda svarīgu un daudzu uzdevumu grupu. Visu vispasaules uzdevums ir ļaut nomainīt šūnā esošās olbaltumvielas.

Tas ir, veco olbaltumvielu likvidēšana un to aizstāšana ar jauniem proteīniem. Tiek sintezēti jauni proteīni de novo uz ribosomu tulkošanas procesā.

Konkrētāk, metalloproteināžu svarīgākā loma ir regulēt šūnas uzvedību. Tas tiek panākts ar šo konkrēto proteāžu grupu, kas kontrolē transkripcijas regulatoru, reakcijas mediatoru, receptoru, membrānas strukturālo proteīnu un iekšējo organelu klātbūtni un laiku..

Atkarībā no to noārdīšanās veida proteāzes, ieskaitot metalloproteināzes, tiek klasificētas endoproteazēs (metalloendoproteazos) vai eksoproteazās (metaloproteināzes)..

Bijusī degradē proteīnus no viena proteīna gala (ti, amino vai karboksilgrupas). No otras puses, endoproteaze veic specifiskas specifikas sagriešanu proteīnā.

Metaloproteināžu vispārīgās īpašības

Metalloproteināzes, iespējams, ir visdažādākās sešu proteāžu grupas. Proteazes tiek klasificētas atbilstoši to katalītiskajam mehānismam. Šīs grupas ir cisteīna, serīna, treonīna, aspartīnskābes, glutamīnskābes un metalloproteināžu proteāzes..

Visiem metaloproteināzēm ir nepieciešams metāla atoms, lai varētu veikt to katalītisko griezumu. Metālproteināzes sastāvā esošie metāli galvenokārt ietver cinku, bet citi metaloproteināzes izmanto kobaltu.

Lai veiktu savu funkciju, metāla atoms jāsaskaņo ar proteīnu. Tas tiek darīts, izmantojot četrus kontaktpunktus.

Trīs no viņiem izmanto dažas no aminoskābēm, kas ielādētas histidīna, lizīna, arginīna, glutamāta vai aspartāta veidā. Ceturto koordinācijas punktu veido ūdens molekula.

Klasifikācija

Starptautiskā bioķīmijas un molekulārās bioloģijas savienība ir izveidojusi fermentu klasifikācijas sistēmu. Šajā sistēmā fermentus identificē ar burtiem EK un kodētu sistēmu ar četriem cipariem.

Pirmais numurs identificē fermentus atbilstoši to darbības mehānismam un iedala tos sešās lielās klasēs. Otrais skaitlis tos atdala atkarībā no substrāta, uz kura tie darbojas. Pārējie divi numuri padara nodalījumus vēl precīzākus.

Tā kā metalloproteināzes katalizē hidrolīzes reakcijas, tās tiek identificētas ar EC4 numuru saskaņā ar šo klasifikācijas sistēmu. Turklāt tie pieder pie 4. apakšklases, kurā atrodas visas hidrolāzes, kas darbojas uz peptīdu saitēm.

Metaloproteināzes, tāpat kā pārējās proteināzes, var klasificēt pēc polipeptīdu ķēdes vietas, kas uzbrūk.

-Eksopeptidāzes metaloproteināzes

Tās iedarbojas uz polipeptīda ķēdes gala aminoskābju peptīdu saitēm. Šeit ir iekļauti visi metaloproteināzes, kurām ir divi katalītiski metāla joni un daži ar vienu metāla jonu.

-Endopeptidāzes metaloproteināzes

Tās iedarbojas uz jebkuru peptīdu saiti polipeptīda ķēdē, kā rezultātā rodas divas molekulas ar zemāku molekulmasu polipeptīdiem.

Šādi darbojas daudzi metalloproteināzes ar vienu katalītiskā metāla jonu. Šeit ir matricas metaloproteināzes un ADAM proteīni

Matrix metalloproteinases (MMP)

Tie ir fermenti, kas spēj darboties katalītiski uz dažām ekstracelulārās matricas sastāvdaļām. Ekstracelulārā matrica ir visu to vielu un materiālu kopums, kas ir audu daļa un kas atrodas šūnu ārpusē..

Tās ir daudzas fermentu grupas fizioloģiskos procesos, un tās piedalās daudzu audu morfoloģiskajās un funkcionālajās pārmaiņās..

Piemēram, skeleta muskuļos tiem ir ļoti svarīga loma muskuļu audu veidošanā, atjaunošanā un atjaunošanā. Tās darbojas arī dažādiem kolagēnu veidiem, kas atrodas ekstracelulārajā matricā.

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

Hidrolītiskie fermenti, kas iedarbojas uz I, II un III tipa kolagēnu, kas konstatēts starp šūnām. Iegūst šo vielu denaturētā kolagēna vai želatīna katabolisma produktu.

Mugurkaulniekiem šo fermentu ražo dažādas šūnas, piemēram, fibroblastus un makrofāgu, kā arī epitēlija šūnas. Tās var arī darboties ar citām ekstracelulārās matricas molekulām.

Želatināzes (MMP-2, MMP-9)

Tie veicina I, II un III tipa kolagēnu katabolisma procesu. Tās iedarbojas arī uz denaturēto kolagēnu vai želatīnu, kas iegūts pēc kolagenāzes iedarbības.

Estromalizīni (MMP-3, MMP-10, MMP-11)

Tās iedarbojas uz IV tipa kolagēniem un citām molekulām, kas saistītas ar kolagēnu. Tās darbība uz želatīna ir ierobežota.

Matrilīni (MMP-7, MMP-26).

Tās ir metalloproteinasas, kas ir strukturāli vienkāršākas nekā pārējās. Tie ir saistīti ar audzēja epitēlija šūnām.

Membrānas saistītās metaloproteazes (MT-MMP)

Tie ir daļa no bazālās membrānas. Viņi piedalās citu matricas metalloproteināžu proteolītiskajā darbībā.

Neprilizīns

Neprilizīns ir matricas metalloproteināze, kurai kā katalizatora jonam ir cinks. Tā ir atbildīga par peptīdu hidrolizāciju aminoskābju hidrofobajā atlikumā.

Šis enzīms ir atrodams daudzos orgānos, tostarp nierēs, smadzenēs, plaušās, asinsvadu gludajos muskuļos, kā arī endotēlija, sirds, asins, tauku šūnās un fibroblastos..

Neprilizīns ir būtisks vazoaktīvo peptīdu metaboliskai noārdīšanai. Daži no šiem peptīdiem darbojas kā vazodilatatori, bet citiem ir vazokonstriktoru efekti.

Neprisilīna inhibīcija kopā ar angiotenzīna receptoru nomākšanu ir kļuvusi par ļoti daudzsološu alternatīvu terapiju pacientiem ar sirds mazspēju..

Citas matricas metalloproteināzes

Ir dažas metaloproteināzes, kas neietilpst nevienā no iepriekšējām kategorijām. To piemēri ir MMP-12; MMP-9; MMP-20; MMP-22; MMP-23 un MMP-28.

-ADAM olbaltumvielas

ADAM (Disintegrin And Metalloprotease, pēc angļu valodas nosaukuma) ir metaloproteināžu grupa, kas pazīstama kā metalloproteaze - disintegrīns..

Tie ietver fermentus, kas sagriež vai likvidē olbaltumvielu daļas, kas ir izslēgtas no šūnas ar šīs šūnas membrānu..

Dažiem ADAM, īpaši cilvēkiem, trūkst funkcionāla proteāzes domēna. Starp tās galvenajām funkcijām darbojas spermatogeneze un spermas olšūnu saplūšana. Tie ir svarīga daudzu čūsku inde.

Citas funkcijas un izmaiņas

Olbaltumvielu modifikācija

Metalloproteināzes var piedalīties dažu proteīnu modifikācijā (nogatavināšanā) pēc translācijas procesos.

Tas var notikt vienlaikus ar mērķa proteīna sintēzi vai pēc tās, vai galīgajā vietā, kur tā darbojas, lai veiktu savu funkciju. Tas parasti tiek panākts, sadalot ierobežotu skaitu mērķa molekulas aminoskābju atlikumu.

Plašākās šķelšanās reakcijās baltos proteīnus var pilnīgi noārdīt.

Ietekme uz veselību

Jebkādām izmaiņām metaloproteināžu darbībā var būt nevēlama ietekme uz cilvēka veselību. Turklāt dažos citos patoloģiskos procesos kaut kādā veidā tiek iesaistīta šī svarīgā fermentu grupa.

Piemēram, matricas metalloproteināze 2 spēlē nozīmīgu lomu vēža, tā progresēšanas un metastāžu, tostarp endometrija vēža, invāzijā. Citos gadījumos MME homeostāzes izmaiņas ir saistītas ar artrītu, iekaisumu un dažiem vēža veidiem..

Visbeidzot, metalloproteināzes pilda citas dabas funkcijas, kas nav tieši saistītas ar indivīda fizioloģiju. Dažiem dzīvniekiem, piemēram, toksisko vielu ražošana ir svarīga to izdzīvošanas režīmā.

Patiesībā daudzu čūsku inde satur kompleksu bioaktīvu savienojumu maisījumu. To vidū ir vairāki metalloproteināzes, kas izraisa asiņošanu, audu bojājumus, tūsku, nekrozi, cita starpā, arī cietušajam.

Saistītās patoloģijas

Ir noskaidrots, ka MMP ģimenes fermenti piedalās dažādu slimību attīstībā; ādas slimības, asinsvadu disfunkcijas, ciroze, plaušu emfizēma, smadzeņu išēmija, artrīts, periodontīts un vēža metastāzes,.

Tiek uzskatīts, ka daudzveidīgās formas, kas var rasties matricas metalloproteināzēs, var veicināt vairāku ģenētiskās regulēšanas mehānismu maiņu, tādējādi radot izmaiņas ģenētiskajā profilā..

Lai kavētu ar MMP saistītu patoloģiju attīstību, ir izmantoti dažādi dabisko un mākslīgo metallopreināžu inhibitori..

Dabiskie inhibitori ir izolēti no daudziem jūras organismiem, ieskaitot zivis, gliemjus, aļģes un baktērijas. Savukārt sintētiskie inhibitori parasti satur helātu grupu, kas saistās un inaktivē katalītiskā metāla jonu. Tomēr ar šīm terapijām iegūtie rezultāti nav pārliecinoši.

Terapeitiskie lietojumi

Matricas metalloproteināzēm ir vairāki terapeitiski lietojumi. Tos lieto, lai ārstētu apdegumus, kā arī dažāda veida čūlas. Tie ir izmantoti arī, lai novērstu rētu audus un atvieglotu reģenerācijas procesu orgānu transplantācijās.

Atsauces

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walters, P. (2014).th Izdevums. Garland Zinātne, Taylor & Francis grupa. Abingdon-on-Thames, Apvienotā Karaliste.
  2. Caley, M. P., Martins, V.L.C., O'Toole, E.A. (2015) Metalloproteināzes un brūču dzīšana. Advance in Wound Care, 4: 225-234.
  3. Löffek, S., Schilling, O., Franzke, C.-W. (2011) Matricas metalloproteināžu bioloģiskā loma: kritiskais līdzsvars. European Respiratory Journal, 38: 191-208.
  4. Opalińska, M., Jańska, H. (2018) AAA proteāzes: mitohondriju funkcijas un homeostāzes aizbildņi. Cells, 7: 163. doi: 10,3390 / šūnas7100163.
  5. Rima, M., Alavi-Naini, S.M., Karāms, M., Sadeks, R., Sabatiers, J.-M., Fajlouns, Z. (2018) Tuvie Austrumi Vipers: bagāts bioaktīvo molekulu avots. Molekulas.