Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Энзимдер класы. Цистеин протеазалары, сондай-ақ тиол протеазалары деп те аталады, белоктарды ыдырататын гидролаз ферменттері болып табылады. Бұл протеазалардың барлығында каталитикалық триада немесе диададағы нуклеофилді цистеин тиолын қатыстыратын ортақ каталитикалық механизм болады. Гопал Чандр Рой 1873 жылы алғаш рет цистеин протеазасын – Carica papaya жемісінен алынған папаинді оқшаулап, сипаттаған. Цистеин протеазалары етті жұмсартуға арналған құралымдардың құрамына кіреді.
Class of enzymes
Cysteine proteases, also known as thiol proteases, are hydrolase enzymes that degrade proteins. These proteases share a common catalytic mechanism that involves a nucleophilic cysteine thiol in a catalytic triad or dyad. Discovered by Gopal Chunder Roy in 1873, the first cysteine protease to be isolated and characterized was papain, obtained from Carica papaya. Cysteine proteases are used as an ingredient in meat tenderizers.
Катализациялық механизм
Цистеин протеазаларының пептидтік байланыстардың гидролизіне катализдік әсер ету механизмінің алғашқы қадамы – ферменттің белсенді орнындағы тиолдың, әдетте гистидин қалдығы болатын, негізгі бүйірлік тізбегі бар жақын аминқышқылымен депротондалуы. Келесі қадам – депротонды цистеиннің аниондық күкіртінің субстраттың карбонил көміртегіне нуклеофильді шабуылы. Бұл қадамда субстраттың фрагменті амин тобымен босатылады, протеазадағы гистидин қалдығы депротонды күйіне қайта келеді және субстраттың жаңа карбоксил тобы мен цистеин тиолын байланыстыратын тиоэстер аралық қосылысы пайда болады. Сондықтан оларды кейде тиол протеазалары деп те атайды. Тиоэстер байланысы кейіннен гидролизденіп, қалған субстрат фрагментінде карбоксил қышқылы тобы түзіледі, сонымен бірге фермент босатылады. Адамдар мен басқа жануарларда олар қартаю және апоптоз (бағдарламаланған жасуша өлімі), MHC II класты иммундық жауаптар, прогормондардың өңделуі және сүйек дамуы үшін маңызды жасушадан тыс матрицаның қайта құрылуына жауапты. Макрофагтар мен басқа жасушалардың белгілі бір жағдайларда эластолиттік цистеин протеазаларын өз беттеріне жинақтау қабілеті атеросклероз және эмфизема сияқты аурулардағы қабыну орындарында коллаген мен эластиннің ыдырауын жеделдетуі мүмкін. Көптеген вирустар (мысалы, полиомиелит және гепатит С) өзінің геномын бір үлкен полипротеин ретінде көрсетеді және оны функционалдық бөлімдерге бөлу үшін протеазаны пайдаланады (мысалы, темекі мозаика вирусы протеазы).
The first step in the reaction mechanism by which cysteine proteases catalyze the hydrolysis of peptide bonds is deprotonation of a thiol in the enzyme's active site by an adjacent amino acid with a basic side chain, usually a histidine residue. The next step is nucleophilic attack by the deprotonated cysteine's anionic sulfur on the substrate carbonyl carbon. In this step, a fragment of the substrate is released with an amine terminus, the histidine residue in the protease is restored to its deprotonated form, and a thioester intermediate linking the new carboxy terminus of the substrate to the cysteine thiol is formed. Therefore, they are also sometimes referred to as thiol proteases. The thioester bond is subsequently hydrolyzed to generate a carboxylic acid moiety on the remaining substrate fragment, while regenerating the free enzyme. In humans and other animals, they are responsible for senescence and apoptosis (programmed cell death), MHC class II immune responses, prohormone processing, and extracellular matrix remodeling important to bone development. The ability of macrophages and other cells to mobilize elastolytic cysteine proteases to their surfaces under specialized conditions may also lead to accelerated collagen and elastin degradation at sites of inflammation in diseases such as atherosclerosis and emphysema. Several viruses (such as polio and hepatitis C) express their entire genome as a single massive polyprotein and use a protease to cleave it into functional units (for example, tobacco etch virus protease).
Әлеуетті дәрілік заттар
Қазіргі уақытта цистеин протеазалары бекітілген және тиімді антигельминтиктер ретінде кеңінен қолданылмайды, бірақ осы тақырыптағы зерттеулер үміт беретін зерттеу саласы болып табылады. Осы өсімдіктерден бөліп алынған өсімдік цистеин протеазаларының жоғары протеолиттік активтілігі анықталды, олар өте төмен уыттылықпен нематодалардың кутикуласын ыдыратады. Heligmosomoides bakeri, Trichinella spiralis, Nippostrongylus brasiliensis, Trichuris muris және Ancylostoma ceylanicum сияқты нематодаларға, сондай-ақ Rodentolepis microstoma таспа құртына және Macracanthorhynchus hirundinaceus шошқа акантоцефалы паразитіне қарсы сәтті нәтижелер туралы хабарланды. Цистеин протеазаларының пайдалы қасиеті – қышқылдық қорытуға төзімділігі, бұл оларды ауыз арқылы қолдануға мүмкіндік береді. Олар қазіргі антигельминтиктерге балама әсер ету механизмін ұсынады және гельминт кутикуласының құрылымын толық өзгертуді қажет ететіндіктен, резистенттілік дамуының ықтималдығы төмен деп есептеледі. Көптеген дәстүрлі медициналарда папайя, ананас және інжір жемістері немесе латексі адамдар мен малдың ішек құрт инфекцияларын емдеу үшін кеңінен қолданылады.
Currently there is no widespread use of cysteine proteases as approved and effective anthelmintics but research into the subject is a promising field of study. Plant cysteine proteases isolated from these plants have been found to have high proteolytic activities that are known to digest nematode cuticles, with very low toxicity. Successful results have been reported against nematodes such as Heligmosomoides bakeri, Trichinella spiralis, Nippostrongylus brasiliensis, Trichuris muris, and Ancylostoma ceylanicum; the tapeworm Rodentolepis microstoma, and the porcine acanthocephalan parasite Macracanthorhynchus hirundinaceus. A useful property of cysteine proteases is the resistance to acid digestion, allowing possible oral administration. They provide an alternative mechanism of action to current anthelmintics and the development of resistance is thought to be unlikely because it would require a complete change of structure of the helminth cuticle. In several traditional medicines, the fruits or latex of the papaya, pineapple and fig are widely used for treatment of intestinal worm infections both in humans and livestock.
Басқа
Цистеин протеазалары мал азығына қосымша ретінде ақуыздар мен аминқышқылдарының сіңуін жақсарту мақсатымен қолданылады.
Cysteine proteases are used as feed additives for livestock to improve the digestibility of proteins and amino acids.