Кіріспе

Желатиназалар - гелатинді гидролиз арқылы ыдырататын ферменттер, олар клеткадан тыс матрицаның ыдырауында және тіндердің қайта құрылуында маңызды рөл атқарады. Желатиназалар - бұл матрицалық металлопротеиназалардың (ММП) бір түрі, олар цинкке кофактор ретінде тәуелді ферменттер туысына жатады және клеткадан тыс матрицаның бөліктерін бұза алады. ММФ- ның бірнеше кіші топтары бар, оның ішінде гелатиназа А (ММФ 2) және гелатиназа В (ММФ 9). Желатиназаларға ферменттер комиссиясының әртүрлі нөмірлері беріледі: гелатиназа А 3.4.24.24-ті, ал гелатиназа В 3.4.24.35-ті қолданады, онда алғашқы үш нөмір бірдей. Бірінші цифр - 3, бұл класс. 3-сыныптағы ферменттер - гидролаздар, гидролиз реакцияларын катализациялайтын ферменттер, яғни олар судың қатысуымен байланыстарды ажыратады. Келесі сан 4-ші класты немесе протеазаларды білдіреді, олар белоктардағы пептидтік байланыстарды гидролиздейтін ферменттер. Келесі сан - 24 субкласы, ол активті орындарында металл иондары бар металлоэндопептидазалардан тұрады, бұл жағдайда мырыш, олар пептидтік байланыстарды ажыратады. ЕК нөмірінің соңғы бөлігі - бұл тізбекті нөмір, ол кіші кіші сыныптың ішіндегі нақты ферменттерді анықтайды. 24 гелатиназа А, яғни гелатин мен коллагенді ыдырататын металлопротеиназаны, ал 35 гелатиназа В, яғни пептидтік байланыстарды гидролиздейтін гелатиназаны білдіреді.

Желатиназаның түрлерде қолданылуы

Желатиназа ферменттері көптеген эукариоттарда, соның ішінде сүтқоректілерде және құстарда, бактерияларда (соның ішінде Pseudomonas aeruginosa және Serratia marcescens) және саңырауқұлақтарда кездеседі, бірақ желатиназа түрін анықтау мен қызметіне байланысты түрлер арасында айырмашылықтар болуы мүмкін. Адамда экспрессияланатын желатиназалар - матрицалық металлопротеиназалар MMP2 және MMP9. Сонымен қатар, гелатиназалар А (ММФ2) және В (ММФ9) жаңа қан тамырларының дамуына көмектеседі деп дәлелденді. Осы кеміргіштердегі көкжиек жарақаттары ферменттің белсенділігін арттырады. Желатиназа зақымдалған клетка сыртындағы матрицаны (ЭММ) қалпына келтіруге көмектеседі, зақымдалған матрицалық белоктарды (ММП 9- ға) алып тастап, ангиогендік жауап береді немесе жаңа қан тамырлары пайда болады. Бұл гелатиназалар көмегімен мүйіз қабығының стромальды жөндеу тінінде коллагеннің қайта құрылуын көрсетеді.

Фермент жолы

Бұл ерекше протеазалар гидролиз арқылы желатинді екі кезекті қадам арқылы бөлшектейді. Біріншісі полипептид өнімдерін, содан кейін амин қышқылдарын (әдетте альфа-амин қышқылдарын) өндіреді. Бұл жағдайда субстрат - желатин, ал өнімдер - пайда болған полипептидтер. Гелатиназа клетка бетіндегі байланысу өзара әрекеттесулерінің ерекшелігі нәтижесінде субстрат - гелатинмен байланысады. Цинк ионы мен амин қышқылы қалдықтарымен байланысты катализатор бөліну арқылы пептидтік байланыстарды полипептидтерге бұзады. Полипептидтер одан әрі екінші кезекті қадамда және реакцияның өнімінде амин қышқылдарына айналады. TIMP 2 және басқа да TIMP сияқты қосымша ақуыздар фермент жолдарын реттеу және бақылау үшін ингибитор ретінде жұмыс істейді, бұл гелатиназаның белсенді нүктесіне байлану арқылы субстраттың ыдырауын болдырмайды.

Ұяшық бетінің байланысы

Желатиназалар ферменттердің белсенділігі мен белсенділігін жасуша бетіндегі өзара әрекеттесу арқылы реттей алады. Жер бетіндегі ақуыздар локализация, ингибиция және интернализация сияқты функцияларды реттейді. Ферменттің беткі жағына байлануы оны перицеллюлярлық кеңістіктегі кейбір субстраттармен тығыз байланыста етеді, осылайша ММП-ның қызметін реттейді. Орындалу оларға жасуша бетінің тығыз байланысы арқылы ЭМК-ның нақты элементтерін ыдыратады.

Кристалдық құрылымдар

Желатиназалар каталитикалық доменді (C терминалды аймағында орналасқан) қамтиды, ол ферменттік белсенділік пен субстрат молекулаларындағы пептидтік байланыстардың гидролизі үшін маңызды. Бұл доменде үш альфа-хелицидпен біріктірілген бұрмаланған бета-қағазда бес бета-қағаз бар. Белсенді орын гистидин қалдықтарын ұстайтын бета- талшығы мен альфа- спиральдің арасында орналасқан, ал тағы бір спираль гистидин қалдықтарын ұстап, циклдерді жасайды. Бұл гистидиндар катализдік мырыш ионына қатысты, олар белоктардағы пептидтік байланыстардың гидролизіне катализдік маңызды рөл атқарады. Сондай-ақ, С терминалды аймағында гемопексинге ұқсас домен бар, ол жасуша мембранасының бір бөлігімен өзара әрекеттеседі. Энзимдік ерекшелікке, аффиндікке және локализацияға ықпал ететін, антипараллель бета-желілістелген бета-жапсырмалары бар төрт бөренеден тұрады. Сонымен қатар, фибронектин II (FNII) түрі бар, ол белок-белок өзара әрекеттесуінің қатысына байланысты желатиндік өзара әрекеттесулерді тану, бүктеу және медиациялау үшін маңызды және субстрат ерекшелігі үшін маңызды. FNII екі қос жіпті антипаралель бета-қапшықтан тұрады. Жеке ММП-ның негізгі құрылымдары әртүрлі домендік құрамға ие болуы мүмкін, ал домендер мен құрылымдардың орналасуы ферменттің бүлінуі мен тұрақтылығына көмектеседі, өйткені бүліну ферменттік белсенділікті ынталандырады.

Белсенді сайттар

Гелатиназалардың кейбіреулері мырышқа тәуелді протеиназалар болып табылады. Бұл белоктардың белгілі белсенді орындары каталитикалық домендерде орналасқан және әдетте катализатор үшін маңызды белгілі бір жерде мырыш атомы болады. Белсенді орындарда гистидин мен глутамат қалдықтары да бар, олар катализдік мырыш байланысу белсенді орындарының аймағын анықтайды. Бұл қалдықтар мырыш ионымен тұрақтандыру және конформация үшін үйлесімде болады. Бұл белсенді орын мырыш иондары мен амин қышқылдарының қалдықтарының үйлестірілуі нәтижесінде желатин мен коллаген сияқты субстраттардағы пептидтік байланыстардың гидролизіне көмектеседі. Олар сондай-ақ желатиназа катализіне және субстраттардың байланысына әсер етеді.