Кіріспе
Папаядан алынған, кеңінен қолданылатын фермент.
Папаин, сонымен қатар папая протеиназа I деп те аталады, папаяда (Carica papaya) және тау папаясында (Vasconcellea cundinamarcensis) кездесетін цистеин протеаза ферменті. Ол папаинге ұқсас протеазалар отбасының негізгі мүшесі болып табылады. Оның былғары, косметика, тоқыма, жуғыш заттар, тағам және фармацевтикалық өнеркәсіптерде кең қолданысы бар. Тағам өнеркәсібінде папаин көптеген коммерциялық ет жұмсартқыштардың белсенді компоненті ретінде қолданылады.
Папаиндер туысы
Папаин – байланысты протеиндер тұқымдасына жатады, ол папаинге ұқсас протеазалар тұқымдасы деп аталады және эндопептидазалар, аминопептидазалар, дипептидил пептидазалар және экзо- және эндопептидазалық белсенділігі бар ферменттер сияқты кең спектрлі әрекеттерге ие. Папаин тұқымдасының мүшелері кеңінен таралған, олар бакуловирустарда, эубактерияларда, ашытқыларда және дерлік барлық протозоаларда, өсімдіктер мен сүтқоректілерде кездеседі. Папаинге ұқсас цистеин протеиназалары негізінен N-терминалды пропептидтік аймақтары бар белсенді емес проферменттер (зимогендер) ретінде синтезделеді. Бұл ферменттерді белсендіру процесі пропептидтік аймақтарды жоюды қамтиды, олар тірі организмде (in vivo) және сынақ үлгісінде (in vitro) әртүрлі функцияларды атқарады. Про-аймақ жаңа синтезделген ферменттің дұрыс бүктелуі, пептидаза доменінің инактивациясы және ферменттің нейтралды немесе сілтілік pH жағдайында денатурацияға қарсы тұрақтандырылуы үшін қажет. Про-аймақтағы аминқышқыл қалдықтары мембранамен байланысын қамтамасыз етеді және проферменттің лизосомаларға тасымалдануында рөл атқарады. Пропептидтердің ең маңызды ерекшеліктерінің бірі – олардың өздеріне сәйкес ферменттердің белсенділігін тежеу қабілеті және кейбір пропептидтердің олардан шыққан пептидазаларды тежеуде жоғары селективтілік көрсетуі.
Құрылымы
Папаин прекурсорлық ақуызы 345 аминқышқыл қалдығынан тұрады және сигналдық тізбек (1-18), пропептид (19-133) және пісіп жетілген пептид (134-345) бөліктерінен құралған. Аминқышқылдардың нөмірлері пісіп жетілген пептидке сәйкес келтірілген. Ақуыз үш дисульфидтік байланыс арқылы тұрақтандырылады. Оның үш өлшемді құрылымы екі ерекше құрылымдық доменнен тұрады, олардың арасында ойыс бар. Осы ойыста белсенді орын орналасқан, онда химотрипсиннің каталитикалық триадымен салыстырылатын каталитикалық диада бар. Каталитикалық диада цистеин 25 (осының негізінде жіктеледі) және гистидин 159 аминқышқылдарынан тұрады. Аспартат 158 серин протеазасының каталитикалық триадасындағы аспартатқа ұқсас рөл атқарады деп есептелген, бірақ кейін бұл жорамал жоққа шығарылды.
Функция
Папаин пептидтік байланыстарды бұзу механизмі депротонды цистеин қатысқан каталитикалық диадты пайдалануды қамтиды. Жақын орналасқан Asn 175, His 159 имидазол сақинасын бағыттап, каталитикалық Cys 25-ті депротонды болуына көмектеседі. Бұл цистеин пептидтік тіректің карбонил көміртегіне нуклеофильдік шабуыл жасайды. Осыдан ковалентті ацил-фермент аралық қосылысы түзіледі және пептидтің амин тобы босатылады. Фермент су молекуласымен деацилденеді, соның нәтижесінде пептидтің карбоксилдік бөлігі босатылады. Иммунологияда папаин иммуноглобулиндердің (антиденелердің) Fc (кристалданатын) бөлігін Fab (антиген байланысатын) бөлігінен ажыратуы белгілі. Папаин – салыстырмалы түрде жылуға төзімді фермент, оның ең қолайлы температура диапазоны 60-70 °C. Папаин аргинин немесе лизиннен кейін гидрофобтық топпен (аланин, валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, триптофан, тирозин) және валинмен жалғаспайтын жерлерде пептидті бөлуге бейім.
Қолданылуы
Папаин қатты ет талшықтарын бұзады және еуропалықтармен байланысқа дейін Оңтүстік Америкада етті жұмсақ ету үшін қолданылған. Папаин активті компонент ретінде құрамында болатын ұнтақталған ет жұмсартқыштар кеңінен сатылады және папайя қабығының тағамдық қолданылуы ғылыми еңбектерде сипатталған. Папаин жасуша дақылдарын дайындаудың алғашқы кезеңінде жасушаларды бөлу үшін қолданылуы мүмкін. Шамадан тыс кішкентай тіндік үлгілерді (1 мм³-ден кем) он минут бойы папаинмен өңдеу, жасушаларды біріктіріп ұстап тұратын жасушадан тыс матрица молекулаларын ыдыратуға мүмкіндік береді. Он минуттан кейін тінді протеаза тежегішін қосып өңдеу қажет, бұл ферменттік әрекетті тоқтатуға көмектеседі. Өңделмеген жағдайда папаин активтігі жасушалардың толық лизіне алып келеді. Содан кейін тінді тритурациялау (Пастер пипеткасы арқылы жылдам жоғары-төмен қозғалыс) қажет, бұл тіндік бөліктерді жеке жасушалы суспензияға айналдырады. Сондай-ақ, ол Accuzyme сияқты ферменттік дебридингтік препараттардың құрамына кіреді. Бұл препараттар кейбір созылмалы жараларды тазалау үшін қолданылады. Папаин тіс ағарту үшін кейбір тіс пасталары мен жемісті сағыздарға қосылады. Оның ағарту әсері минималды, себебі папаиннің концентрациясы төмен және сілекеймен тез араласады. Назар аударуға лайық әсерді көру үшін бірнеше ай қолдану қажет. Папаин – Papacarie гелінің негізгі құрамы, ол химиомеханикалық жолмен тіс кариесін жою үшін қолданылады. Ол бұрғылауды қажет етпейді және дентинге жабысудың беріктігіне кедерес келтірмейді. Папаин каннабиноидтарға несептегі дәрілік тесттерге әсер ететіні белгілі. Ол кейбір детокс өнімдерінің құрамында кездеседі. Соңғы зерттеулер папаин фотоэлектрлік жасушаларда қолданылатын титанның жұқа пленкаларын құру үшін қолданылуы мүмкін екенін көрсетті. Папаин сонымен қатар инъекциялық терапияның әртүрлі түрлерін бағалау үшін дискінің дегенеративті ауруының моделін жасау үшін де қолданылды.
Иммуноглобулиндер
Папаинмен қорытылған антидене үш фрагментке бөлінеді: екі 50 кДа Fab фрагменті және бір 50 кДа Fc фрагменті. Папаинмен қорытылған антидене агглютинацияны, тұнбалануды, опсонизацияны және лизисті тудыра алмайды, бірақ Fab фрагменті тиісті антигендерге байланысып, оларды залалсыздандыру қабілетін сақтайды. Бұл ең көп кездесетін жағдай – CroFab деп аталатын қойдың кроталид уытына қарсы антиденесін қолдану, сондай-ақ Digibind, жүрек ауруларына арналған дигоксин дәрісінің жедел дозадан асып кету жағдайында қолданылатын ұқсас қой антисеромының фрагменті.
Өндіріс
Папаин көбінесе папайя ағашының жемісінен латекс жинау арқылы шикі, құрғатылған материал ретінде өндіріледі. Латекс жемістің мойнына ойық салып жиналады, ол жемісте кеулеп қалуы немесе ыдысқа тамшылап түсуі мүмкін. Содан кейін латекс қосымша кептіріледі. Қазір ол құрғатылған шикізат ретінде жіктеледі. Ластағыш заттарды жою үшін тазарту қадамы қажет. Бұл тазарту мемлекеттік тіркелген процедура арқылы белсенді папаин ферменттік жүйесін еріту және бөліп алудан тұрады. Тазартылған папаин ұнтақ немесе сұйық күйде жеткізілуі мүмкін.
АҚШ-тың саудаға шектеулері
2008 жылдың 23 қыркүйегінде АҚШ-тың Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы (FDA) компанияларға 2008 жылдың 4 қарашасына дейін папаин қосқан офтальмологиялық теңдестірілген тұз ерітінділерін және жергілікті қолданылатын дәрілік заттарды сатуды тоқтату туралы ескертті. FDA мәлімдемесінде: «Папаин қосқан жергілікті қолданылатын дәрілік заттар бұрын рұқсатсыз сатылып келген», – делінген. FDA-ның осы мәселе жөніндегі хабарламасында Дәрілік бағалау және зерттеу орталығының директоры Джанет Вудкок: «Рұқсат етілмеген бұл өнімдер тұтынушылардың денсаулығына қауіп келтірді. Рұқсат етілмеген теңдестірілген тұз ерітінділерінен көздің қанағаттанбас жоғалуы туралы хабарлар түсті, сондай-ақ жергілікті папаин өнімдерінен қан қысымының күрт төмендеуі және жүрек соғуының артуы байқалды», – деді.
Бекітілмеген жергілікті папаин өнімдері
Папаин құрамындағы жергілікті қолданылатын дәрілік майлар, қант диабетіне байланысты жаралар, қысымнан пайда болған жаралар, варикоздық жаралар және жарақаттанған, инфекцияға шалдыққан жаралар сияқты жедел және созылмалы зақымдардағы өлген немесе ластанған тінді алып тастау үшін қолданылады. Осы препараттардың саудалық атаулары: Accuzyme, Allanfil, Allanzyme, Ethezyme, Gladase, Kovia, Panafil, Pap Urea және Ziox. Кейбір өнімдер белсенді компоненттерінің атымен сатылады, мысалы, папаин мочевинасы бар май. 2008 жылы FDA папаин қосқан өнімдерді қолданған пациенттерден ауыр жағымсыз әсерлер туралы хабарламалар алғаннан кейін, осы өнімдерге қатысты шаралар қолдану ниетін жариялады. Хабарламаларда гиперсезімталдық (аллергиялық) реакциялар, гипотонияға (қан қысымының төмендеуіне) және тахикардияға (жүрек соғудың жылдамдауына) алып келетін жағдайлар тіркелді. Сонымен қатар, латекске аллергиясы бар адамдар папаиннің көзі – папайяға да аллергиялық болуы мүмкін, яғни латекске сезімтал адамдар жергілікті қолданылатын папаин препараттарынан жағымсыз әсер көру қаупіне тап болуы мүмкін. FDA жергілікті папаин препараттарын қолдану туралы алаңдаушылықтары бар адамдарға, оларды қолдануды тоқтату туралы денсаулық сақтау маманымен кеңесуге кеңес берді.