Det metalloproteinaser eller metalloproteaser er enzymer, der nedbryder proteiner, og som kræver tilstedeværelse af et metalatom for at have aktivitet. Den udførende arm af alle de aktiviteter, der udføres af en celle, er enzymer.
Selvom mange proteiner har en strukturel rolle, har et stort antal, hvis ikke de fleste, en eller anden katalytisk aktivitet. En gruppe af disse enzymer er ansvarlige for nedbrydning af andre proteiner.
Samlet kaldes disse enzymer proteinaser eller proteaser. Gruppen af proteaser, der kræver, at et metalatom er aktivt, kaldes metalloproteinaser.
Artikelindeks
Proteaser udfører generelt en vigtig og talrige gruppe af opgaver i en celle. Den mest globale opgave af alle er at tillade omsætningen af proteiner til stede i en celle.
Eliminer gamle proteiner, og lad dem erstatte dem med nye proteiner. Nye proteiner syntetiseres de novo på ribosomer under oversættelsesprocessen.
Især den vigtigste rolle metalloproteinaser er at regulere celleopførsel. Dette opnås ved denne særlige gruppe proteaser ved at kontrollere tilstedeværelsen og tiden for tilstedeværelsen af transkriptionsregulatorer, responsformidlere, receptorer, strukturelle membranproteiner og indre organeller osv..
Afhængig af deres nedbrydningsmetode klassificeres proteaser, herunder metalloproteinaser, i endoproteaser (metalloendoproteaser) eller exoproteaser (metalloexoproteaser)..
De førstnævnte nedbryder proteiner fra den ene ende af proteinet (dvs. amino eller carboxyl). Endoproteaser skaber derimod nedskæringer inde i proteinet med en vis specificitet.
Metalloproteinaser er måske den mest forskelligartede gruppe af proteaser af de seks, der findes. Proteaser klassificeres efter deres katalytiske mekanisme. Disse grupper er proteaserne af cystein, serin, threonin, asparaginsyre, glutaminsyre og metalloproteinaser..
Alle metalloproteinaser kræver et metalatom for at udføre deres katalytiske spaltning. Metallerne til stede i metalloproteinaser inkluderer hovedsageligt zink, men andre metalloproteinaser bruger cobalt.
For at udføre sin funktion skal metalatomet være koordineret med proteinet. Dette sker gennem fire kontaktpunkter.
Tre af dem bruger en af de ladede aminosyrer histidin, lysin, arginin, glutamat eller aspartat. Det fjerde koordinationspunkt er lavet af et vandmolekyle.
Den Internationale Union for Biokemi og Molekylær Biologi har etableret et klassificeringssystem for enzymer. I dette system identificeres enzymerne med bogstaverne EC og et kodificeret system med fire tal.
Det første tal identificerer enzymer i henhold til deres virkningsmekanisme og deler dem i seks store klasser. Det andet tal adskiller dem i henhold til det substrat, de virker på. De to andre tal udfører endnu mere specifikke inddelinger.
Fordi metalloproteinaser katalyserer hydrolysereaktioner, identificeres de med nummeret EC4 ifølge dette klassificeringssystem. Derudover tilhører de underklasse 4, som huser alle hydrolaser, der virker på peptidbindinger..
Metalloproteinaser kan, ligesom resten af proteinaser, klassificeres efter stedet for polypeptidkæden, der angriber.
De virker på peptidbindingerne af de terminale aminosyrer i polypeptidkæden. Alle metalloproteinaser, der har to katalytiske metalioner, og nogle med en enkelt metalion er inkluderet her..
De virker på enhver peptidbinding i polypeptidkæden, hvilket resulterer i to polypeptidmolekyler med lavere molekylvægt..
Mange af metalloproteinaser med en enkelt katalytisk metalion virker på denne måde. Dette inkluderer matrixmetalloproteinaser og ADAM-proteiner.
De er enzymer, der er i stand til at virke katalytisk på nogle komponenter i den ekstracellulære matrix. Den ekstracellulære matrix er sættet med alle de stoffer og materialer, der er en del af et væv, og som findes på ydersiden af cellerne.
De er en stor gruppe enzymer til stede i fysiologiske processer og deltager i morfologiske og funktionelle ændringer af mange væv..
I skeletmuskler spiller de for eksempel en meget vigtig rolle i dannelse, ombygning og regenerering af muskelvæv. De virker også på de forskellige typer kollagener, der er til stede i den ekstracellulære matrix.
Hydrolytiske enzymer, der virker på type I, II og III kollagen fundet mellem celler. Produkt fra katabolismen af disse stoffer opnås denatureret kollagen eller gelatine.
Hos hvirveldyr produceres dette enzym af forskellige celler, såsom fibroblaster og makrofager, samt af epitelceller. De kan også virke på andre molekyler i den ekstracellulære matrix.
De hjælper i katabolisme processen af type I, II og III collagener. De virker også på denatureret kollagen eller gelatine opnået efter virkningen af collagenaser..
De virker på type IV collagener og på andre ekstracellulære matrixmolekyler associeret med kollagen. Dets aktivitet på gelatine er begrænset.
De er strukturelt enklere metalloproteinaser end de andre. De er relateret til tumorepitelceller.
Disse er en del af kældermembranerne. De deltager i de proteolytiske aktiviteter i andre matrixmetalloproteinaser.
Neprilysin er en matrixmetalloproteinase, der har zink som en katalysatorion. Det er ansvarligt for hydrolyse af peptiderne ved den aminoterminale hydrofobe rest.
Dette enzym findes i adskillige organer, herunder nyre-, hjerne-, lunge-, vaskulær glatmuskel såvel som i endotel-, hjerte-, blod-, fedt- og fibroblastceller..
Neprilysin er essentielt for den metaboliske nedbrydning af vasoaktive peptider. Nogle af disse peptider fungerer som vasodilatatorer, men andre har vasokonstriktiv virkning..
Neprisilin-inhibering i forbindelse med angiotensinreceptorinhibering er blevet en meget lovende alternativ terapi til behandling af patienter med hjertesvigt.
Der er nogle metalloproteinaser, der ikke falder ind under nogen af ovenstående kategorier. Et eksempel på dem har vi MMP-12; MMP-9; MMP-20; MMP-22; MMP-23 og MMP-28.
ADAM'er (A Disintegrin And Metalloprotease) er en gruppe metalloproteinaser, kendt som metalloproteaser - disintegriner..
Disse inkluderer enzymer, der klipper eller fjerner dele af proteiner, der er udelukket fra cellen af cellemembranen..
Nogle ADAM'er, især hos mennesker, mangler et funktionelt proteasedomæne. Dets hovedfunktioner inkluderer at påvirke spermatogenese og sperm-æg-fusion. De er en vigtig komponent i giften hos mange slanger.
Metalloproteinaser kan deltage i modifikationen (modning) af nogle proteiner i post-translationelle processer.
Dette kan forekomme samtidig med eller efterfølgende syntesen af målproteinet eller i det endelige sted, hvor det er bosat for at udøve sin funktion. Dette opnås generelt med spaltning af et begrænset antal aminosyrerester fra målmolekylet..
I mere omfattende spaltningsreaktioner kan målproteinerne nedbrydes fuldstændigt.
Enhver ændring i funktionen af metalloproteinaser kan have uønskede virkninger på menneskers sundhed. Supplerende involverer nogle andre patologiske processer på en eller anden måde deltagelse af denne vigtige gruppe af enzymer.
Matrix metalloproteinase 2 spiller for eksempel en vigtig rolle i kræftinvasion, progression og metastase, herunder endometriecancer. I andre tilfælde har ændring af MME-homeostase været forbundet med gigt, betændelse og nogle typer kræft.
Endelig opfylder metalloproteinaser andre funktioner i naturen, der ikke er direkte relateret til fysiologien hos den person, der producerer dem. For nogle dyr er fx produktion af gift vigtig i deres overlevelsesmetode..
Faktisk indeholder gift af mange slanger en kompleks blanding af bioaktive forbindelser. Blandt dem er flere metalloproteinaser, der forårsager blødning, vævsskade, ødem, nekrose, blandt andre effekter hos offeret..
Det har været muligt at bestemme, at enzymerne i MMP-familien deltager i udviklingen af forskellige sygdomme; hudsygdomme, vaskulære dysfunktioner, skrumpelever, lungeemfysem, cerebral iskæmi, arthritis, periodontitis og kræftmetastase, blandt andre.
Det antages, at det store udvalg af former, der kan forekomme i matrixmetalloproteinaser, kan favorisere ændringen af flere mekanismer til genetisk regulering, hvilket fører til en ændring i den genetiske profil.
For at hæmme udviklingen af patologier forbundet med MMP er der anvendt forskellige hæmmere af metallopreinaser, både naturlige og kunstige..
Naturlige hæmmere er blevet isoleret fra adskillige marine organismer, herunder fisk, bløddyr, alger og bakterier. Syntetiske inhibitorer indeholder derimod generelt en chelaterende gruppe, der binder og inaktiverer den katalytiske metalion. Resultaterne opnået med disse terapier har imidlertid ikke været afgørende.
Matrixmetalloproteinaser har flere terapeutiske anvendelser. De bruges til at behandle forbrændinger såvel som forskellige typer sår. De er også blevet brugt til at fjerne arvæv og til at lette regenereringsprocessen i organtransplantationer..
Endnu ingen kommentarer