Metaloproteinazių charakteristikos, funkcijos ir tipai



The metaloproteinazės arba metaloproteazės yra fermentai, kurie suskaido baltymus ir reikalauja aktyvaus metalo atomo. Visų ląstelių vykdomos veiklos vykdančioji ranka yra fermentai.

Nors daugelis baltymų vaidina struktūrinį vaidmenį, kitas didelis skaičius, jei ne dauguma, turi tam tikrą katalizinį aktyvumą. Šių fermentų grupė yra atsakinga už kitų baltymų skaidymą.

Šie fermentai bendrai vadinami proteinazėmis arba proteazėmis. Proteazių grupė, kuriai reikia metalo atomo aktyvumo, vadinama metaloproteinazėmis.

Indeksas

  • 1 Funkcijos
  • 2 Bendrosios metaloproteinazių charakteristikos
  • 3 Klasifikacija
    • 3.1 -Metaloproteinazės exopeptidasas
    • 3.2 -Metaloproteinazės endopeptidasas
  • 4 Kitos funkcijos ir pakeitimai
    • 4.1 Baltymų modifikavimas
    • 4.2 Poveikis sveikatai
  • 5 Susiję patologijos
  • 6 Terapinės paskirties
  • 7 Nuorodos

Funkcijos

Apskritai proteazės ląstelėje atlieka svarbią ir daugybę užduočių. Visuotinis visų uždavinys yra leisti pakeisti ląstelėje esančius baltymus.

Tai reiškia, kad pašalinti senus baltymus ir leisti juos pakeisti naujais baltymais. Sintetinami nauji baltymai de novo vertimo proceso metu.

Svarbiausias metaloproteinazių vaidmuo yra reguliuoti ląstelės elgesį. Tai pasiekiama šioje konkrečioje proteazių grupėje, kontroliuojančioje transkripcijos reguliatorių, atsako mediatorių, receptorių, membraninių struktūrinių baltymų ir vidinių organelių buvimą ir laiką..

Priklausomai nuo jų skaidymo būdo, proteazės, įskaitant metaloproteinazes, klasifikuojamos į endoproteazes (metaloendoproteazes) arba eksoproteazes (metaloproteinazes)..

Buvę degraduoja baltymai iš vieno baltymo galo (ty amino arba karboksilo). Kita vertus, endoproteazės įterpia baltymą specifinio specifiškumo ribose.

Bendrosios metaloproteinazių charakteristikos

Metaloproteinazės yra pačios įvairiausios šešių proteazių grupės. Proteazės klasifikuojamos pagal jų katalizinį mechanizmą. Šios grupės yra cisteino, serino, treonino, asparto rūgšties, glutamo rūgšties ir metaloproteinazių proteazės..

Visi metaloproteinazai reikalauja, kad metalo atomas galėtų atlikti jų katalizinį pjovimą. Metaloproteinazėse esantys metalai daugiausia apima cinką, bet kiti metaloproteinazės naudoja kobalto.

Kad galėtų atlikti savo funkciją, metalinis atomas turi būti koordinuojamas su baltymu. Tai daroma per keturis kontaktinius punktus.

Trys iš jų naudoja kai kurias aminorūgštis, kuriose yra histidino, lizino, arginino, glutamato arba aspartato. Ketvirtąjį koordinavimo tašką sudaro vandens molekulė.

Klasifikacija

Tarptautinė biochemijos ir molekulinės biologijos sąjunga sukūrė fermentų klasifikavimo sistemą. Šioje sistemoje fermentai identifikuojami raidėmis EC ir koduota keturių skaičių sistema.

Pirmasis skaičius identifikuoja fermentus pagal jų veikimo mechanizmą ir skirsto juos į šešias dideles klases. Antrasis skaičius juos atskiria pagal pagrindą, kuriuo jie veikia. Kiti du numeriai dar labiau išsiskiria.

Kadangi metaloproteinazės katalizuoja hidrolizės reakcijas, jos yra identifikuojamos pagal EC4 numerį pagal šią klasifikavimo sistemą. Be to, jie priklauso 4 pogrupiui, kuriame yra visos hidrolazės, veikiančios peptidų ryšius.

Metaloproteinazės, kaip ir likusios proteinazės, gali būti klasifikuojamos pagal polipeptidinės grandinės vietą, kuri atakuoja.

-Eksopeptidazės metaloproteinazės

Jie veikia polipeptidinės grandinės galinių aminorūgščių peptidinių ryšių. Čia pateikiami visi metaloproteinazės, turinčios du katalizinio metalo jonus ir kai kurie su vienu metalo jonu.

-Endopeptidazės metaloproteinazės

Jie veikia bet kurią polipeptido grandinėje esančią peptidinę jungtį ir du molekules sudaro mažesnės molekulinės masės polipeptidai.

Tokiu būdu veikia daugelis metaloproteinazių, turinčių vieną katalizinio metalo joną. Čia yra matricos metaloproteinazės ir ADAM baltymai

Matricos metaloproteinazės (MMP)

Jie yra fermentai, galintys kataliziškai veikti kai kuriuose ekstraląstelinės matricos komponentuose. Ekstraląstelinė matrica yra visų medžiagų ir medžiagų, kurios yra audinio dalis ir kurios yra ląstelių išorėje, rinkinys..

Jie yra daugybė fermentų, esančių fiziologiniuose procesuose, ir dalyvauja daugelio audinių morfologiniuose ir funkciniuose pokyčiuose..

Pavyzdžiui, skeleto raumenyse jie vaidina labai svarbų vaidmenį formuojant, rekonstruojant ir regeneruojant raumenų audinius. Jie taip pat veikia skirtingų tipų kolagenus, esančius ekstraląstelinėje matricoje.

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

Hidroliziniai fermentai, veikiantys I, II ir III tipo kolagenuose, rastuose tarp ląstelių. Gautas šių medžiagų denatūruoto kolageno arba želatinos katabolizmo produktas.

Stuburiniuose gyvūnuose šį fermentą gamina įvairios ląstelės, tokios kaip fibroblastai ir makrofagai, taip pat epitelinės ląstelės. Jie taip pat gali veikti kitoms ekstraląstelinės matricos molekulėms.

Želatinazės (MMP-2, MMP-9)

Jie prisideda prie I, II ir III tipo kolagenų katabolizmo proceso. Jie taip pat veikia denatūruotą kolageną arba želatiną, gautą po kolagenazių poveikio.

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

Jie veikia IV tipo kolagenus ir kitas molekules, susijusias su kolagenu. Jo poveikis želatinai yra ribotas.

Matililinai (MMP-7, MMP-26).

Jie yra metalloproteinas, kurie yra struktūriškai paprastesni nei kiti. Jie yra susiję su naviko epitelio ląstelėmis.

Su membranomis susijusios metaloproteazės (MT-MMP)

Tai yra bazinių membranų dalis. Jie dalyvauja kitų matricos metaloproteinazių proteolitinėje veikloje.

Neprilizinas

Neprilizinas yra matricos metaloproteinazė, turinti cinko katalizatoriaus joną. Jis yra atsakingas už peptidų hidrolizavimą amino-galinėje hidrofobinėje liekanoje.

Šis fermentas randamas daugelyje organų, tarp jų inkstų, smegenų, plaučių, kraujagyslių lygiųjų raumenų, taip pat endotelio, širdies, kraujo, riebalų ląstelių ir fibroblastų..

Neprilizinas yra būtinas vazoaktyvių peptidų metaboliniam skaidymui. Kai kurie iš šių peptidų veikia kaip vazodilatatoriai, o kiti turi vazokonstriktorių poveikį.

Neprisilino slopinimas kartu su angiotenzino receptorių slopinimu tapo labai perspektyviu alternatyviu gydymu pacientams, sergantiems širdies nepakankamumu..

Kitos matricos metaloproteinazės

Yra keletas metaloproteinazių, kurios nepriklauso nė vienai iš ankstesnių kategorijų. Jų pavyzdys yra MMP-12; MMP-9; MMP-20; MMP-22; MMP-23 ir MMP-28.

-ADAM baltymai

ADAM (dezintegrino ir metaloproteazė, anglų kalba) yra metaloproteinazių grupė, žinoma kaip metaloproteazės - dezintegrinai..

Tai apima fermentus, kurie sumažina arba pašalina baltymų dalis, kurios yra pašalintos iš ląstelės šios ląstelės membrana..

Kai kuriems ADAM, ypač žmonėms, trūksta funkcinio proteazės domeno. Jos pagrindinės funkcijos yra spermatogenezės ir spermos kiaušialąstės sintezės veikimas. Jie yra svarbi daugelio gyvačių nuodų dalis.

Kitos funkcijos ir pakeitimai

Baltymų modifikavimas

Metaloproteinazės gali dalyvauti kai kurių baltymų modifikavime (brandinimas) po transliacijos procesuose.

Tai gali pasireikšti kartu su tikslinio baltymo sinteze arba po jos, arba galutinėje vietoje, kur ji veikia, kad galėtų atlikti savo funkciją. Paprastai tai pasiekiama skaldant ribotą tikslinės molekulės aminorūgščių liekanų skaičių.

Platesnėse skilimo reakcijose baltieji baltymai gali būti visiškai skaidomi.

Poveikis sveikatai

Bet koks metaloproteinazių veikimo pakeitimas gali turėti nepageidaujamą poveikį žmogaus sveikatai. Be to, kai kurie kiti patologiniai procesai tam tikru būdu apima šio svarbios fermentų grupės dalyvavimą.

Pavyzdžiui, matricos metaloproteinazė 2 vaidina svarbų vaidmenį invazijoje į vėžį, jo progresavimą ir metastazę, įskaitant endometriumo vėžį. Kitais atvejais MME homeostazės keitimas buvo susijęs su artritu, uždegimu ir kai kuriais vėžio tipais..

Galiausiai, metaloproteinazės vykdo kitas gamtoje veikiančias funkcijas, kurios nėra tiesiogiai susijusios su juos gaminančio asmens fiziologija. Kai kuriems gyvūnams, pavyzdžiui, nuodų gamyba yra svarbi jų išgyvenimo režimu.

Iš tiesų daugelio gyvulių nuodai yra sudėtingas bioaktyvių junginių mišinys. Tarp jų yra keletas metaloproteinazių, kurios sukelia kraujavimą, audinių pažeidimus, edemą, nekrozę, be kitų priežasčių, susijusių su auka..

Susiję patologijos

Nustatyta, kad MMP šeimos fermentai dalyvauja kuriant įvairias ligas; odos ligos, kraujagyslių sutrikimai, cirozė, plaučių emfizema, smegenų išemija, artritas, periodontitas ir vėžio metastazės,.

Manoma, kad didelė įvairių formų, kurios gali atsirasti matricos metaloproteinazėse, įvairovė gali paskatinti pakeisti keletą genetinio reguliavimo mechanizmų, todėl taip pasikeičia genetinis profilis.

Siekiant slopinti su MMP susijusių patologijų atsiradimą, buvo naudojami skirtingi natūralių ir dirbtinių metalopreinazių inhibitoriai..

Natūralūs inhibitoriai buvo išskirti iš daugelio jūrų organizmų, įskaitant žuvis, moliuskus, dumblius ir bakterijas. Kita vertus, sintetiniai inhibitoriai paprastai turi chelatinę grupę, kuri jungiasi ir inaktyvuoja katalizinio metalo joną. Tačiau šių gydymo būdų rezultatai nebuvo įtikinami.

Terapinės paskirties

Matricos metaloproteinazės turi keletą terapinių panaudojimo būdų. Jie naudojami apdegimams, taip pat įvairių rūšių opoms gydyti. Jie taip pat buvo naudojami randų audiniams pašalinti ir organų transplantacijos regeneravimo procesui palengvinti.

Nuorodos

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walters, P. (2014).th Leidimas. Garland Science, Taylor & Francis grupė. Abingdon-on-Thames, Jungtinė Karalystė.
  2. Caley, M. P., Martins, V.L.C., O'Toole, E.A. (2015) Metalloproteinazės ir žaizdų gijimas. Advance in Wound Care, 4: 225-234.
  3. Löffek, S., Schilling, O., Franzke, C.-W. (2011) Biologinis matricos metaloproteinazių vaidmuo: kritinis balansas. European Respiratory Journal, 38: 191-208.
  4. Opalińska, M., Jańska, H. (2018) AAA proteazės: mitochondrijų funkcijos ir homeostazės sergėtojai. Cells, 7: 163. doi: 10.3390 / cells7100163.
  5. Rima, M., Alavi-Naini, S.M., Karam, M., Sadek, R., Sabatier, J.-M., Fajloun, Z. (2018) Vidurio Rytų Vipers: turtingas bioaktyvių molekulių šaltinis. Molekulės.