Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Пепсин /'//p//ɛ//p//s//ɪ//n/ – ақуыздарды кіші пептидтер мен аминқышқылдарына ыдырататын эндопептидаза. Бұл адамдар мен көптеген басқа жануарлардың ас қорыту жүйесіндегі маңызды ас қорыту ферменттерінің бірі, ол тағамдағы ақуыздарды қорытуға көмектеседі. Пепсин – активті ортасында каталитикалық аспартатты қолданатын аспартикалық протеаз. Пепсиннің зимагені (проферменті), пепсиноген, асқазан қабырғасындағы асқазанның бас жасушаларынан бөлінеді, ал асқазан сөлінің тұз қышқылымен араласқанда пепсиноген пепсинге айналады.
Enzyme
Pepsin /'//p//ɛ//p//s//ɪ//n/ is an endopeptidase that breaks down proteins into smaller peptides and amino acids. It is one of the main digestive enzymes in the digestive systems of humans and many other animals, where it helps digest the proteins in food. Pepsin is an aspartic protease, using a catalytic aspartate in its active site. Pepsin's zymogen (proenzyme), pepsinogen, is released by the gastric chief cells in the stomach wall, and upon mixing with the hydrochloric acid of the gastric juice, pepsinogen activates to become pepsin.
Тарих
Пепсин 1836 жылы Теодор Шванн ашқан алғашқы ферменттердің бірі болды. Шванн оның атын грекше πέψις (pepsis) сөзінен алған, ол "қорытылу" (πέπτειν – peptein, "қорыту") деген мағына береді. Азот негізді тағамдарды суда еритін заттарға айналдыратын қышқыл зат пепсин екені анықталды. 1928 жылы Джон Х. Нортроп оны диализ, сүзгілеу және салқындату арқылы кристалдастырғанда, ол кристалдастырылған алғашқы ферменттердің біріне айналды.
Pepsin was one of the first enzymes to be discovered, by Theodor Schwann in 1836. Schwann coined its name from the Greek word πέψις pepsis, meaning "digestion" (from πέπτειν peptein "to digest"). An acidic substance that was able to convert nitrogen based foods into water soluble material was determined to be pepsin. In 1928, it became one of the first enzymes to be crystallized when John H. Northrop crystallized it using dialysis, filtration, and cooling.
Алдын ала
Пепсин пепсиноген деп аталатын зимоген түрінде өрнектеледі, оның бастапқы құрылымы белсенді ферментке қарағанда 44 аминқышқылға артық. Асқазанда асқазанның бас жасушалары пепсиногенді бөліп шығарады. Бұл зимоген асқазан қабығындағы париетті жасушалардан бөлінетін тұз қышқылы (HCl) арқылы белсендіріледі. Гастрин гормоны және блукалы жүйке тамақ ішкен кезде асқазан қабығынан пепсиноген мен HCl-дың бөлінуін күшейтеді. Тұз қышқылы қышқыл ортаны құрайды, бұл пепсиногенге өзін-өзі катализдеу арқылы ашылып, бөлінуге мүмкіндік береді, соның нәтижесінде пепсин (белсенді түрі) пайда болады. Пепсин пепсиногеннен 44 аминқышқылды кесіп алып, одан да көп пепсин жасайды. Пепсиногендер негізгі құрылысына сәйкес 5 топқа бөлінеді: пепсиноген А (сондай-ақ пепсиноген I деп те аталады), пепсиноген В, прогастриксин (сондай-ақ пепсиноген II және пепсиноген C деп те аталады), прохимозин (сондай-ақ прореннин деп те аталады) және пепсиноген F (сондай-ақ жүктілікке байланысты гликопротеин деп те аталады).
Pepsin is expressed as a zymogen called pepsinogen, whose primary structure has an additional 44 amino acids compared to the active enzyme. In the stomach, gastric chief cells release pepsinogen. This zymogen is activated by hydrochloric acid (HCl), which is released from parietal cells in the stomach lining. The hormone gastrin and the vagus nerve trigger the release of both pepsinogen and HCl from the stomach lining when food is ingested. Hydrochloric acid creates an acidic environment, which allows pepsinogen to unfold and cleave itself in an autocatalytic fashion, thereby generating pepsin (the active form). Pepsin cleaves the 44 amino acids from pepsinogen to create more pepsin. Pepsinogens are mainly grouped in 5 different groups based on their primary structure: pepsinogen A (also called pepsinogen I), pepsinogen B, progastricsin (also called pepsinogen II and pepsinogen C), prochymosin (also called prorennin) and pepsinogen F (also called pregnancy associated glycoprotein).
Әрекет және тұрақтылық
Пепсин қышқыл ортада, pH 1,5-тен 2,5-ке дейін ең белсенді болады. Сәйкесінше, оның негізгі синтезделу және әрекет ету орны асқазан (pH 1,5-тен 2-ге дейін). Адамдарда асқазандағы пепсин концентрациясы 0,5 – 1 мг/мл-ге жетеді. Пепсин pH 6,5 және одан жоғары болғанда белсенділігін жояды, бірақ pH 8,0-ға дейін толық денатурацияланбайды немесе қайтымсыз деактивацияланбайды. Сондықтан, pH 8,0 дейінгі ерітіндідегі пепсин, қайта қышқылданғаннан кейін қайта белсендірілуі мүмкін. Пепсиннің жоғары pH-тағы тұрақтылығы, ларингофарингеальды рефлюкске байланысты ауруларға елеулі әсер етеді. Пепсин асқазан рефлюксінен кейін көмейде қалады. Көмей-жұтқыншақтың орташа pH-ында (pH = 6,8) пепсин белсенді болмайды, бірақ кейін қышқыл рефлюкс болғанда қайта белсендірілуі мүмкін, бұл жергілікті тіндерге зақым келтіреді. Пепсин кең спектрлі жару ерекшелігін көрсетеді. Пепсин жұтылған амидтік байланыстардың 20%-ға дейін гидролиздеуге қабілетті. P1 және P1' позицияларындағы қалдықтар жару ықтималдығын анықтауда маңызды рөл атқарады. Әдетте, P1 және P1' позицияларындағы гидрофобты аминқышқылы барлық жағдайда жару ықтималдығын арттырады. P1 позициясындағы фенилаланин, лейцин және метионин, ал P1' позициясындағы фенилаланин, триптофан және тирозин ең жоғары жару ықтималдығын қамтамасыз етеді. Пепсин асқазан рефлюксінен кейін көмейде (pH 6,8) қалады. Қышқыл емес жағдайларда (бейтарап pH), пепсин жоғарғы тыныс жолдарының жасушалары, мысалы, көмей және жұтқыншақ жасушаларымен рецепторлық эндоцитоз арқылы ішке сіңіріледі. Пепсиннің эндоцитозға қатысатын рецепторы әзірге белгісіз. Жасушаға сіңгеннен кейін пепсин төмен pH-тағы ішкі жасушалық көпіршіктерде сақталады, онда оның ферменттік активтілігі қайта жанданады. Пепсин жасуша ішінде 24 сағатқа дейін сақталады. Мұндай бейтарап pH-та пепсинге ұшырау және пепсиннің эндоцитозы қабынумен байланысты ген экспрессиясының өзгеруіне алып келеді, бұл рефлюкс симптомдарының және ісік прогрессиясының себебі болып табылады. Осы және басқа зерттеулер пепсинді асқазан рефлюксіне байланысты канцерогенез процесіне қатыстырады. Тыныс жолдарының үлгілеріндегі пепсин ларингофарингеальды рефлюкс диагностикасы үшін сезімтал және ерекше маркер болып саналады. Асқазан рефлюксін емдеу және диагностикалау үшін жаңа пепсинге бағытталған құралдарды әзірлеу бойынша зерттеулер жалғасуда. Қазіргі уақытта сілекей үлгілерінде пепсиннің болуын анықтайтын Peptest деп аталатын жылдам, инвазивті емес диагностикалық тест қолжетімді.
Pepsin is most active in acidic environments between pH 1.5 to 2.5. Accordingly, its primary site of synthesis and activity is in the stomach (pH 1.5 to 2). In humans the concentration of pepsin in the stomach reaches 0.5 – 1 mg/mL. Pepsin is inactive at pH 6.5 and above, however pepsin is not fully denatured or irreversibly inactivated until pH 8.0. Therefore, pepsin in solutions of up to pH 8.0 can be reactivated upon re acidification. The stability of pepsin at high pH has significant implications on disease attributed to laryngopharyngeal reflux. Pepsin remains in the larynx following a gastric reflux event. At the mean pH of the laryngopharynx (pH = 6.8) pepsin would be inactive but could be reactivated upon subsequent acid reflux events resulting in damage to local tissues. Pepsin exhibits a broad cleavage specificity. Pepsin will digest up to 20% of ingested amide bonds. Residues in the P1 and P1' positions are most important in determining cleavage probability. Generally, hydrophobic amino acids at P1 and P1' positions increase cleavage probability. Phenylalanine, leucine and methionine at the P1 position, and phenylalanine, tryptophan and tyrosine at the P1' position result in the highest cleavage probability. Pepsin remains in the larynx (pH 6.8) following a gastric reflux event. Under non acid conditions (neutral pH), pepsin is internalized by cells of the upper airways such as the larynx and hypopharynx by a process known as receptor mediated endocytosis. The receptor by which pepsin is endocytosed is currently unknown. Upon cellular uptake, pepsin is stored in intracellular vesicles of low pH at which its enzymatic activity would be restored. Pepsin is retained within the cell for up to 24 hours. Such exposure to pepsin at neutral pH and endocyctosis of pepsin causes changes in gene expression associated with inflammation, which underlies signs and symptoms of reflux, and tumor progression. This and other research implicates pepsin in carcinogenesis attributed to gastric reflux. Pepsin in airway specimens is considered to be a sensitive and specific marker for laryngopharyngeal reflux. Research to develop new pepsin targeted therapeutic and diagnostic tools for gastric reflux is ongoing. A rapid non invasive pepsin diagnostic called Peptest is now available which determines the presence of pepsin in saliva samples.
Ингибиторлар
Пепсин жоғары pH (қараңыз: белсенділігі және тұрақтылығы) немесе ингибиторлық қосылыстармен тежелуі мүмкін. Пепстатин – төмен молекулалық салмағы бар қосылыс және қышқыл протеазаларға қатысты күшті ингибитор, пепсин үшін ингибиторлық диссоциация тұрақтысы (Ki) шамамен 10−10 М құрайды. Пепстатиннің статил қалдығы пепстатиннің пепсинді тежеуіне жауапты деп есептеледі; статин пепсин және басқа қышқыл протеазалардың катализіндегі өтпелі күйдің потенциалды аналогы болып табылады. Пепстатин пепсинмен ковалентті байланыспайды, сондықтан пепстатинмен пепсинді тежеу кері қайтымды. 1 bis(диазоацетил) 2 фенилэтан pH 5-те пепсинді кері қайтымды түрде белсенділігінен айырады, бұл реакция Cu(II) қатысуымен үдемелі. Шошқа пепсині ірі дөңгелек құрттың (Ascaris suum) өндіретін пепсин ингибиторы 3 (PI 3) арқылы тежеледі. PI 3 пепсиннің белсенді орынын N-терминалдық қалдықтарын пайдаланып иеленеді, соның нәтижесінде субстраттың байланысуы бұзылады. Пісіп жетілген PI 3 аминоқышқылдарының қалдықтары (Глн Фе Лев) пепсиннің P1'–P3' позицияларына байланысады. PI 3:пепсин кешеніндегі PI 3-тің N-ұшы сутегі байланыстары арқылы орналасады, олар сегіз спиральді β-парақты құрайды, онда үш спираль пепсинге, ал бесеуі PI 3-ке тиесілі. Асқазан жарасын және пепсинмен байланысты басқа да жағдайларды емдеу үшін қолданылатын сукральфат та пепсин активтілігін тежейді.
Pepsin may be inhibited by high pH (see Activity and stability) or by inhibitor compounds. Pepstatin is a low molecular weight compound and potently inhibitor specific for acid proteases with an inhibitory dissociation constant (Ki) of about 10−10 M for pepsin. The statyl residue of pepstatin is thought to be responsible for pepstatin inhibition of pepsin; statine is a potential analog of the transition state for catalysis by pepsin and other acid proteases. Pepstatin does not covalently bind pepsin and inhibition of pepsin by pepstatin is therefore reversible. 1 bis(diazoacetyl) 2 phenylethane reversibly inactivates pepsin at pH 5, a reaction which is accelerated by the presence of Cu(II). Porcine pepsin is inhibited by pepsin inhibitor 3 (PI 3) produced by the large roundworm of pig (Ascaris suum). PI 3 occupies the active site of pepsin using its N terminal residues and thereby blocks substrate binding. Amino acid residues 1 3 (Gln Phe Leu) of mature PI 3 bind to P1' P3' positions of pepsin. The N terminus of PI 3 in the PI 3:pepsin complex is positioned by hydrogen bonds which form an eight stranded β sheet, where three strands are contributed by pepsin and five by PI 3. Sucralfate, a drug used to treat stomach ulcers and other pepsin related conditions, also inhibits pepsin activity.
Қолданбалар
Коммерциялық пепсин шошқаның асқазанының без қабатынан алынады. Ол ірімшік өндірісі кезінде сүтті ұйыту үшін пайдаланылатын қағыштың құрамдас бөлігі болып табылады. Пепсин азық-түлік өндірісінде әртүрлі мақсаттарда қолданылады: соя ақуызы мен желатинді өзгертуге және оның қасиеттерін жақсартуға, сүт емес тағамдық өнімдерде қолдануға арналған өсімдік ақуыздарын өзгертуге, алдын ала пісірілген дәнді дақылдарды жылдам дайындалатын дақылдарға айналдыруға және тағамдар мен сусындардың дәмін жақсарту үшін жануарлар мен өсімдіктер ақуыздарының гидролизаттарын дайындауға. Ол былғары өнеркәсібінде терінің түктерін және қалдық тіндерін алып тастау үшін, сондай-ақ, күмісті ұстайтын желатин қабатын қорыту арқылы қолданылған фотопленкалардан күмісті қалпына келтіру үшін қолданылады. Пепсин тарихи түрде доктор Эдвин Э. Биманның «Бимен» жегуші талшығының құрамына кірген. Пепсин антиденелерден F(ab')2 фрагменттерін дайындауда жиі қолданылады. Кейбір зерттеулерде антигенге байланысатын (Fab) антидене бөлігін ғана қолдану тиімді. Мұндай жағдайларда антиденелерді ферменттік жолмен қорыту арқылы Fab немесе F(ab')2 фрагментін алуға болады. F(ab')2 фрагментін алу үшін IgG пепсинмен қорытылады, ол ауыр тізбектерді шаршы аймағының жанынан ажыратады. Антидененің екі Fab аймағы бірігіп, екі валентті молекула (екі антидене байланысу орны бар) құрайды, сондықтан бұл F(ab')2 деп аталады. Жеңіл тізбектер ауыр тізбекке жалғанып, өзгермейді. Fc фрагменті кішкентай пептидтерге ыдырайды. Fab фрагменттері пепсиннің орнына папаинмен IgG-ні бөлу арқылы алынады. Папаин IgG-ді ауыр тізбектерді байланыстыратын дисульфидтік байланыстар бар шаршы аймақтың үстінен, бірақ жеңіл тізбек пен ауыр тізбек арасындағы дисульфидтік байланыстың орнынан төмен ажыратады. Бұл екі жеке моновалентті (бір антидене байланысу орны бар) Fab фрагменті мен толық Fc фрагментін құрайды. Фрагменттерді гель сүзгісі, ион алмасу немесе аффиниттік хроматография арқылы тазартуға болады. Fab және F(ab')2 антидене фрагменттері Fc аймағының болуы қиындық туғызатын зерттеу жүйелерінде қолданылады. Лимфа түйіндері немесе селезен сияқты тіндерде немесе перифериялық қанда Fc рецепторлары бар жасушалар (макрофагтар, моноциттер, B лимфоциттері және табиғи өлтіруші жасушалар) болады, олар толық антидененің Fc аймағына байланысып, мақсатты антигені қамтымайтын аймақтарда жалған бояуға себеп болуы мүмкін. F(ab')2 немесе Fab фрагменттерін қолдану антидененің Fc рецепторларына емес, антигенге байланысуын қамтамасыз етеді. Бұл фрагменттер плазманың болуы кезінде жасуша препараттарын бояу үшін де пайдалы болуы мүмкін, өйткені олар жасушаларды лиздеуге қабілетті комплементке байланыса алмайды. F(ab')2 және одан да көп Fab фрагменттері мақсатты антигенді дәлірек анықтауға мүмкіндік береді, яғни электронды микроскопия үшін тінді бояуда. F(ab')2 фрагментінің екі валенттілігі оған антигендерді байланыстырып, тұндыру зерттеулеріне, беткі антигендер арқылы жасушалық агрегацияға немесе розетка тәрізді зерттеулерге қолдануға мүмкіндік береді.
Commercial pepsin is extracted from the glandular layer of hog stomachs. It is a component of rennet used to curdle milk during the manufacture of cheese. Pepsin is used for a variety of applications in food manufacturing: to modify and provide whipping qualities to soy protein and gelatin, to modify vegetable proteins for use in nondairy snack items, to make precooked cereals into instant hot cereals, and to prepare animal and vegetable protein hydrolysates for use in flavoring foods and beverages. It is used in the leather industry to remove hair and residual tissue from hides and in the recovery of silver from discarded photographic films by digesting the gelatin layer that holds the silver. Pepsin was historically an additive of Beeman's gum brand chewing gum by Dr. Edwin E. Beeman. Pepsin is commonly used in the preparation of F(ab')2 fragments from antibodies. In some assays, it is preferable to use only the antigen binding (Fab) portion of the antibody. For these applications, antibodies may be enzymatically digested to produce either an Fab or an F(ab')2 fragment of the antibody. To produce an F(ab')2 fragment, IgG is digested with pepsin, which cleaves the heavy chains near the hinge region. One or more of the disulfide bonds that join the heavy chains in the hinge region are preserved, so the two Fab regions of the antibody remain joined together, yielding a divalent molecule (containing two antibody binding sites), hence the designation F(ab')2. The light chains remain intact and attached to the heavy chain. The Fc fragment is digested into small peptides. Fab fragments are generated by cleavage of IgG with papain instead of pepsin. Papain cleaves IgG above the hinge region containing the disulfide bonds that join the heavy chains, but below the site of the disulfide bond between the light chain and heavy chain. This generates two separate monovalent (containing a single antibody binding site) Fab fragments and an intact Fc fragment. The fragments can be purified by gel filtration, ion exchange, or affinity chromatography. Fab and F(ab')2 antibody fragments are used in assay systems where the presence of the Fc region may cause problems. In tissues such as lymph nodes or spleen, or in peripheral blood preparations, cells with Fc receptors (macrophages, monocytes, B lymphocytes, and natural killer cells) are present which can bind the Fc region of intact antibodies, causing background staining in areas that do not contain the target antigen. Use of F(ab')2 or Fab fragments ensures that the antibodies are binding to the antigen and not Fc receptors. These fragments may also be desirable for staining cell preparations in the presence of plasma, because they are not able to bind complement, which could lyse the cells. F(ab')2, and to a greater extent Fab, fragments allow more exact localization of the target antigen, i. e., in staining tissue for electron microscopy. The divalency of the F(ab')2 fragment enables it to cross link antigens, allowing use for precipitation assays, cellular aggregation via surface antigens, or rosetting assays.