METALOPROTEINAZĖS: CHARAKTERISTIKOS, FUNKCIJOS IR TIPAI - BIOLOGIJA - 2025

Kad metaloproteinazės arba metaloproteinazės yra fermentų, kurie pabloginti baltymų ir reikalauti, kad metalo atomo buvimas turėti veiklą. Vykdomoji ląstelės vykdomos veiklos dalis yra fermentai.

Nors daugelis baltymų vaidina struktūrinį vaidmenį, daugelis, jei ne dauguma, pasižymi tam tikru katalitiniu aktyvumu. Šių fermentų grupė yra atsakinga už kitų baltymų skaidymą.

Metaloproteino MMP2 struktūra. Paimta ir redaguota iš Emw, iš „Wikimedia Commons“.

Visi šie fermentai yra vadinami proteinazėmis arba proteazėmis. Proteazių, kurioms reikalingas metalo atomo aktyvumas, grupė vadinama metaloproteinazėmis.

funkcijos

Paprastai proteazės ląstelėje atlieka svarbią ir daugybę užduočių grupės. Labiausiai globalus uždavinys yra sudaryti sąlygas baltymų, esančių ląstelėje, apykaitai.

Tai yra, pašalinti senus baltymus ir leisti juos pakeisti naujais baltymais. Nauji baltymai sintetinami de novo ribosomose vertimo proceso metu.

Svarbiausias metaloproteinazių vaidmuo, visų pirma, yra reguliuoti ląstelės elgesį. Tai pasiekiama šia konkrečia proteazių grupe kontroliuojant transkripcijos reguliatorių, atsako mediatorių, receptorių, struktūrinių membranų baltymų ir vidinių organelių buvimą ir buvimo laiką ir kt.

Priklausomai nuo jų skilimo būdo, proteazės, įskaitant metaloproteinazes, yra klasifikuojamos į endoproteazes (metaloendoproteazes) arba egzoproteazes (metaloeksoproteazes).

Pirmieji skaido baltymus iš vieno baltymo galo (ty amino arba karboksilo). Kita vertus, endoprotezai supjaustomi baltymų viduje tam tikru specifiškumu.

Bendrosios metaloproteinazių savybės

Metaloproteinazės yra turbūt pati įvairiausia iš šešių egzistuojančių proteazių grupė. Proteazės klasifikuojamos pagal jų katalizinį mechanizmą. Šios grupės yra cisteino, serino, treonino, asparto rūgšties, glutamo rūgšties ir metaloproteinazių proteazės.

Visoms metaloproteinazėms reikalingas metalo atomas, kad būtų galima atlikti katalizinį pjūvį. Metaluose, esančiuose metaloproteinazėse, daugiausia yra cinko, tačiau kitose metaloproteinazėse naudojamas kobaltas.

Norint atlikti savo funkciją, metalo atomas turi būti suderintas su baltymu. Tai atliekama per keturis sąlyčio taškus.

Trys iš jų naudoja vieną iš įkrautų aminorūgščių histidiną, liziną, argininą, glutamatą arba aspartatą. Ketvirtąjį koordinacijos tašką sukuria vandens molekulė.

klasifikacija

Tarptautinė biochemijos ir molekulinės biologijos sąjunga sukūrė fermentų klasifikavimo sistemą. Šioje sistemoje fermentai identifikuojami raidėmis EC ir keturių skaičių kodavimo sistema.

Pirmasis skaičius identifikuoja fermentus pagal jų veikimo mechanizmą ir suskirsto juos į šešias dideles klases. Antrasis skaičius atskiria juos pagal substratą, ant kurio jie veikia. Kiti du skaičiai atlieka dar konkretesnius padalijimus.

Kadangi metaloproteinazės katalizuoja hidrolizės reakcijas, pagal šią klasifikavimo sistemą jos žymimos EC4 skaičiumi. Be to, jie priklauso 4 poklasiui, kuriame yra visos hidrolazės, veikiančios peptidinius ryšius.

Metaloproteinazės, kaip ir visos proteinazės, gali būti klasifikuojamos pagal polipeptidinės grandinės vietą, kurią jie puola.

-Metaloproteinazių eksopeptidai

Jie veikia polipeptido grandinės galinių aminorūgščių peptidinius ryšius. Čia įtrauktos visos metaloproteinazės, turinčios du katalizinius metalo jonus, o kai kurios - su vieno metalo jonu.

-Metaloproteinazės endopeptidazės

Jie veikia bet kokį peptidinį ryšį polipeptido grandinėje, sudarydami dvi mažesnės molekulinės masės polipeptido molekules.

Daugelis metaloproteinazių, turinčių vieną katalizinį metalo joną, veikia tokiu būdu. Tai apima matricos metaloproteinazes ir ADAM baltymus.

Matricinės metaloproteinazės (MMP)

Tai yra fermentai, galintys kataliziškai veikti kai kuriuos tarpląstelinės matricos komponentus. Tarpląstelinė matrica yra visų medžiagų ir medžiagų, kurios yra audinio dalis ir yra ląstelių išorėje, visuma.

Jie yra didelė fermentų grupė, dalyvaujantys fiziologiniuose procesuose, dalyvauja daugelio audinių morfologiniuose ir funkciniuose pokyčiuose.

Pvz., Skeleto raumenyse jie vaidina labai svarbų vaidmenį formuojant, rekonstruojant ir regeneruojant raumeninį audinį. Jie taip pat veikia įvairius kollageno tipus, esančius tarpląstelinėje matricoje.

Kolagenazės (MMP-1, MMP-8, MMP-13, MMP-18)

Hidrolitiniai fermentai, veikiantys I, II ir III tipo kolageną, randamą tarp ląstelių. Iš šių medžiagų katabolizmo gaunamas denatūruotas kolagenas arba želatina.

Stuburiniuose gyvūnuose šį fermentą gamina skirtingos ląstelės, tokios kaip fibroblastai ir makrofagai, taip pat epitelio ląstelės. Jie taip pat gali veikti kitas tarpląstelinės matricos molekules.

Želatinazės (MMP-2, MMP-9)

Jie padeda I, II ir III tipo kolageno katabolizmo procesams. Jie taip pat veikia denatūruotą kolageną arba želatiną, gautą veikiant kolagenazėms.

Stromalizinai (MMP-3, MMP-10, MMP-11)

Jie veikia IV tipo kolagenus ir kitas tarpląstelinės matricos molekules, susijusias su kolagenu. Jo veikla su želatina yra ribota.

Stromalizinas MMP3 matricos metaloproteinazės struktūra. Paimta ir redaguota iš Emw, iš „Wikimedia Commons“.

Matrilizinai (MMP-7, MMP-26)

Tai yra rūsio membranų dalis. Jie dalyvauja kitų matricoje esančių metaloproteinazių proteolitinėje veikloje.

Neprilizinas

Neprilizinas yra matricinė metaloproteinazė, turinti cinką kaip katalizatoriaus joną. Jis yra atsakingas už peptidų hidrolizę aminorinkalinėje hidrofobinėje liekanoje.

Šis fermentas randamas daugelyje organų, įskaitant inkstus, smegenis, plaučius, kraujagyslių lygiuosius raumenis, taip pat endotelio, širdies, kraujo, riebalų ląstelėse ir fibroblastus.

Neprilizinas yra būtinas metaboliškai skaidyti vazoaktyvius peptidus. Kai kurie iš šių peptidų veikia kaip vazodilatatoriai, tačiau kiti turi vazokonstrikcinį poveikį.

Neprisilino slopinimas kartu su angiotenzino receptorių slopinimu tapo labai perspektyvia alternatyva gydant pacientus, sergančius širdies nepakankamumu.

Kitos matricos metaloproteinazės

Yra keletas metaloproteinazių, kurios nepriskiriamos nė vienai iš aukščiau išvardytų kategorijų. Jų pavyzdys yra MMP-12; MMP-9; MMP-20; MMP-22; MMP-23 ir MMP-28.

-ADAM baltymai

ADAM (A dezintegrinas ir metaloproteazė, jo vardas angliškai) yra metaloproteinazių grupė, žinoma kaip metaloproteazės - dezintegrinai.

Tai apima fermentus, kurie nupjauna arba pašalina baltymų dalis, kurias ląstelės membrana pašalina iš ląstelės.

Kai kuriems ADAM, ypač žmonėms, trūksta funkcinio proteazės domeno. Pagrindinės jo funkcijos apima poveikį spermatogenezei ir spermos-kiaušialąsčių suliejimą. Jie yra svarbus daugelio gyvačių nuodų komponentas.

Kitos funkcijos ir pakeitimai

Baltymų modifikavimas

Metaloproteinazės gali dalyvauti modifikuojant (brandinant) kai kuriuos baltymus posttransliaciniuose procesuose.

Tai gali įvykti kartu su tikslinio baltymo sinteze arba po jos arba galutinėje vietoje, kur jis gyvena, kad atliktų savo funkciją. Paprastai tai pasiekiama iš tikslinės molekulės suskaidžius ribotą skaičių aminorūgščių liekanų.

Vykstant išsamesnėms skilimo reakcijoms, tiksliniai baltymai gali būti visiškai suskaidomi.

Poveikis sveikatai

Bet kokie metaloproteinazių veikimo pokyčiai gali turėti nepageidaujamą poveikį žmonių sveikatai. Be to, kai kurie kiti patologiniai procesai tam tikru būdu apima šios svarbios fermentų grupės dalyvavimą.

Pavyzdžiui, matricos metaloproteinazė 2 vaidina svarbų vaidmenį vėžio invazijoje, progresavime ir metastazėse, įskaitant endometriumo vėžį. Kitais atvejais MME homeostazės pakitimas buvo susijęs su artritu, uždegimu ir kai kuriomis vėžio rūšimis.

Galiausiai metaloproteinazės gamtoje atlieka kitas funkcijas, kurios nėra tiesiogiai susijusios su jas gaminančio žmogaus fiziologija. Pvz., Kai kuriems gyvūnams svarbu išgyventi nuodus.

Iš tikrųjų daugelio gyvačių nuoduose yra sudėtingas bioaktyvių junginių mišinys. Tarp jų yra keletas metaloproteinazių, kurios, be kitų padarinių aukai, sukelia kraujavimą, audinių pažeidimą, edemą, nekrozę.

Susijusios patologijos

Buvo įmanoma nustatyti, kad MMP šeimos fermentai dalyvauja formuojant įvairias ligas; odos ligos, kraujagyslių funkcijos sutrikimai, cirozė, plaučių emfizema, smegenų išemija, artritas, periodontitas ir vėžio metastazės.

Manoma, kad daugybė formų, kurios gali atsirasti matricinėse metaloproteinazėse, gali skatinti įvairių genetinio reguliavimo mechanizmų pasikeitimą ir taip pakeisti genetinį profilį.

Norėdami slopinti su MMP susijusių patologijų vystymąsi, buvo naudojami skirtingi tiek natūralūs, tiek dirbtiniai metalopreinazių inhibitoriai.

Natūralūs inhibitoriai buvo išskirti iš daugelio jūros organizmų, įskaitant žuvis, moliuskus, dumblius ir bakterijas. Savo ruožtu sintetiniai inhibitoriai paprastai sudaro kompleksonų grupę, kuri suriša ir inaktyvuoja katalizinio metalo jonus. Tačiau šio gydymo rezultatai nebuvo įtikinami.

Terapinis panaudojimas

Matricos metaloproteinazės yra naudojamos keliais atvejais. Jie naudojami nudegimų, taip pat įvairių rūšių opų gydymui. Jie taip pat buvo naudojami pašalinti rando audinį ir palengvinti organų persodinimo regeneracijos procesą.

Nuorodos

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. Walters, P. (2014) Molecular Biology of the Cell, 6 ^-asis leidimas. „Garland Science“, „Taylor & Francis“ grupė. Abingdonas prie Temzės, Jungtinė Karalystė.
2. Caley, MP, Martins, VLC, O'Toole, EA (2015) Metaloproteinazės ir žaizdų gydymas. Pažangos žaizdų priežiūros srityje, 4: 225-234.
3. Löffek, S., Schilling, O., Franzke, C.-W. (2011) Biologinis matricos metaloproteinazių vaidmuo: kritinė pusiausvyra. Europos kvėpavimo žurnalas, 38: 191-208.
4. Opalińska, M., Jańska, H. (2018) AAA proteazės: mitochondrijų funkcijos ir homeostazės sergėtojai. Cells, 7: 163. doi: 10.3390 / ląstelės7100163.
5. Rima, M., Alavi-Naini, SM, Karam, M., Sadek, R., Sabatier, J.-M., Fajloun, Z. (2018) Viduriniųjų Rytų ožiaragiai: turtingas bioaktyvių molekulių šaltinis. Molekulės.