Proteases (proteinases, peptidases e enzimas proteolíticas) desempenham um papel muito importante na vida humana. Até o momento, mais de 500 dessas enzimas foram identificadas no corpo humano, que são codificadas por 2% de todos os genes. A atividade proteolítica é observada em todas as formas de vida e vírus.
Classificação principal
Com base no resíduo catalítico, as proteases podem ser divididas em 7 grandes grupos:
- Serine - uso de álcool de serina.
- Cisteína – o uso de cisteína tiol.
- Treonina - volume de negócios da treonina do álcool secundário.
- Aspártico - usando ácido aspartato carboxílico.
- Glutâmico - usando o ácido carboxílico glutamato.
- Metalloprotease - turnover de metal, geralmente zinco.
- Asparagina peptídeo liases - A asparagina é usada para realizar uma reação de exclusão (não requer água).
Proteases foram primeiro agrupadas em 84 famílias de acordo com sua atividade proteolítica, eclassificado em 4 tipos catalíticos:
- serina;
- cisteína;
- aspártico;
- metal.
Significado
A atividade proteolítica total desempenha um papel importante em muitos processos corporais. Estes são fertilização, digestão, crescimento, maturação, envelhecimento e até mesmo a morte. As proteases regulam muitos processos fisiológicos controlando a ativação da síntese e a deterioração dos alimentos proteicos. Eles desempenham um papel importante na reprodução e disseminação de vírus, bactérias e parasitas e, portanto, são responsáveis pela transmissão eficiente de doenças causadas por substâncias patogênicas. Essas enzimas permitem que as células tumorais se dividam, preencham o espaço intercelular e os vasos sanguíneos dos pulmões e se espalhem para outros tecidos do corpo.
Funções biológicas
A atividade proteolítica tem as seguintes funções:
- Processamento pós-traducional. Inclui a remoção de metionina e/ou conversão de uma proteína inativa ou não funcional em uma unidade ativa.
- Clivagem de proteínas precursoras. Isso é necessário para garantir que a protease seja ativada apenas no local e contexto corretos. Atividade proteolítica inadequada pode ser muito prejudicial para o corpo.
- Degradação de proteínas. Pode ocorrer intracelularmente ou extracelularmente. Desempenha uma série de funções: remove proteínas danificadas e anormais; impede seu acúmulo; serve para regular os processos celulares, removendoenzimas.
- Digestão. As proteínas obtidas dos alimentos são decompostas em cadeias peptídicas pela pepsina, tripsina, quimotripsina e elastase. Para evitar a ativação inadequada ou prematura das enzimas digestivas (que podem causar pancreatite), elas agem como um zimogênio inativo.
Enzimas
Enzimas proteolíticas são encontradas em bactérias, vírus, alguns tipos de algas e plantas. Mas a maioria deles está em animais. Existem vários tipos de atividade proteolítica de enzimas. Eles são classificados de acordo com os locais em que a quebra de proteínas é catalisada. Os dois grupos principais são os exopeptídeos e as endopeptidases. Dentro do corpo, os materiais proteicos são inicialmente atacados pela pepsina. Quando a proteína é passada para o intestino delgado, é parcialmente digerida pelo estômago. Aqui ele é exposto a enzimas proteolíticas secretadas pelo pâncreas. Em seguida, as enzimas pancreáticas são ativadas no intestino, convertendo proteínas em aminoácidos que são facilmente absorvidos por suas paredes. Assim, o pâncreas fica protegido da autodigestão.
Bactéria
As proteases microbianas são um dos grupos importantes na produção industrial-comercial de enzimas. Estudos têm sido realizados para determinar a atividade proteolítica de bactérias a fim de elucidar seus papéis dentro da patogênese de doenças infecciosas. O foco estava no exame de bactérias lácticas de vários iogurtes e leites fermentados. Estão amplamente distribuídos na natureza. Estes são lactobacilos, lactococos, bifidobactérias, estreptococos, enterococos e esporolactobacilos. Eles são divididos em espécies, subespécies, variantes e linhagens.
A atividade proteolítica é uma característica muito importante das bactérias lácticas. As proteases bacterianas são enzimas que catalisam ligações peptídicas de hidrólise em proteínas e polipeptídeos. Eles desempenham um papel significativo na biotecnologia industrial e farmacêutica. Estudos mostraram que 13 cepas possuem atividade proteolítica. Cinco deles, ou seja, L1, L2, L6, L7, L9 apresentaram a maior atividade.
Peptinas
A atividade proteolítica da pepsina é medida sob a influência de um campo magnético no corpo. A estrutura molecular da pepsina é caracterizada pela simetria D-espacial. A pró-enzima inativa pepsinogênio é sintetizada nas células da mucosa gástrica. Também está presente em vários fluidos biológicos (sangue, urina, líquido seminal e cerebrospinal). O pepsinogênio é caracterizado pela ativação autocatalítica. Sua secreção é estimulada pelo nervo vago, fibras simpáticas, gastrina, histamina, secretina e colecistocinina. A gastrina atua como um estimulador de células parietais. Este polipeptídeo existe em 2 formas contendo 34 e 17 aminoácidos. Medidas da atividade proteolítica da pepsina em relação à hemoglobina padrão revelaram alterações semelhantes na atividade digestiva da enzima.
Proteólise e doença
Proteolítica anômalaatividade está associada a muitas doenças. Na pancreatite, o vazamento de proteases e sua ativação prematura no pâncreas levam à auto-ignição do pâncreas. Pessoas com diabetes podem ter aumento da atividade dos lisossomos e a degradação de certas proteínas pode ser substancialmente aumentada. Doenças inflamatórias crônicas (artrite reumatóide) podem levar à liberação de enzimas lisossômicas no espaço extracelular. Isso destrói os tecidos circundantes. Um desequilíbrio entre proteases e antiproteases pode levar à destruição do tecido pulmonar no enfisema causado pelo tabagismo.
Outras doenças incluem distrofia muscular, degeneração da pele, doenças respiratórias e gastrointestinais, tumores malignos.
Proteólise não enzimática
A estrutura proteica é muito estável em água em pH neutro e temperatura ambiente, embora a taxa de hidrólise de diferentes ligações peptídicas possa variar. A meia-vida do decaimento da ligação peptídica varia de 7 a 350 anos.
Ácidos minerais fortes podem facilmente hidrolisar ligações peptídicas em proteínas. A maneira padrão de hidrolisar uma proteína é aquecê-la a 105°C ou mergulhá-la em ácido clorídrico por 24 horas.
Método de determinação
Existem vários métodos para determinar a atividade proteolítica. Por exemplo, hidrólise de caseína, hemoglobina ou azocaseína. O primeiro método não é caro, mas a caseína é difícil de dissolver. O método de hidrólise da hemoglobina é mais caro. Ao usá-lo, o substrato deve ser desnaturado. O terceiro método evita isso, mas também não é barato. O método mais rápido e não caro é o uso de um substrato de leite. Inclui menos equipamentos e pode ser usado em cursos de treinamento. Basta leite desnatado e banho-maria.
Procedimento experimental
Dois mililitros de uma solução tampão (acetato de sódio pH 5,0 contendo CaCI2) são adicionados a 3 mililitros de leite desnatado. Esta mistura é mantida a 30°C em banho-maria por 10 minutos. Para ver o processo de coagulação do leite, é utilizada uma fonte de luz. Ele pula por quantos segundos forem necessários para coagular um pedaço de leite do tamanho de uma cabeça de alfinete. Um período adequado para precisão é entre um e dois minutos. O bloco enzimático é definido como a quantidade necessária para formar o primeiro fragmento coagulado em um minuto nas condições experimentais escolhidas.
Proteases como agentes antivirais
Atualmente, existem vários medicamentos aprovados com atividade proteolítica para uso no tratamento de infecções virais. A maioria é usada principalmente para tratar herpesvírus, vírus da imunodeficiência humana, infecções respiratórias sinciciais e infecções pelo vírus influenza A. São análogos de nucleosídeos que atuam inibindo a síntese de DNA viral.
Pesquisas na última década mostraram que as proteases são um requisito absoluto no ciclo de vida de muitos vírus. A influência ocorre tantopor clivagem de proteínas precursoras de alto peso molecular para obtenção de produtos funcionais, ou por catálise de proteínas estruturais necessárias para a montagem e morfogênese de partículas virais.
Até o momento, quatro inibidores de protease foram aprovados:
- "Saquinavir" (Invirase, Ro 31-8959).
- Indinavir (Crixivan, MK-639).
- "Ritonavir" (Norvir, AVT-538).
- "Nelfinavir" (Viracept, AG1343).
Outras drogas
As proteases de Picornavirus constituem uma das maiores famílias de patógenos humanos medicamente importantes. Os enterovírus estão associados a várias síndromes clínicas, incluindo doenças do trato respiratório superior, meningite asséptica, encefalite, miocardite, doenças das mãos, pés e boca. Neste caso, as proteases ajudarão. Expectorantes com atividade proteolítica:
- "Tripsina".
- "Ribonuclease".
- "Chimozin"
Outra droga anti-rinovírus em potencial é o Pleconaril.
