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.

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).

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.

Басқа

Цистеин протеазалары мал азығына қосымша ретінде ақуыздар мен аминқышқылдарының сіңуін жақсарту мақсатымен қолданылады.