Pepsinogen yra pepsino zymogen, vienas iš pagrindinių hidrolizintus fermentai, atsakingų už baltymų virškinimą žinduolių skrandį. Zymogenai arba proenzimai yra neaktyvūs fermentų pirmtakai, ty jie nesugeba katalizuoti reakcijų, kurias sukelia jų aktyvios formos.
Jo aktyvacija priklauso nuo baltymo trimatės struktūros pokyčių, dėl kurių susidaro funkcinė aktyvioji vieta. Šie pokyčiai daugeliu atvejų sutampa su baltymo segmento proteolitiniu suskaidymu.
Trimatė pepsino struktūra, kataliziškai aktyvi pepsinogeno forma. Jawahar Swaminathan ir Europos bioinformatikos instituto MSD darbuotojai iš „Wikimedia Commons“
Todėl, nurijus maistą, pepsinogenas turi būti struktūriškai keičiamas, kad įgytų reikiamą peptidazės aktyvumą ir pakenktų baltymų virškinimui skrandyje.
Struktūra
Pepsinogenas yra 371 aminorūgšties baltymas, priklausantis didžiosioms asparto proteinazių šeimai, kuriam būdingas asparto rūgšties likučiai jo aktyviajame centre.
Pirmą kartą kiaulių ekspresuoto baltymo ketvirtinė struktūra buvo nustatyta rentgeno kristalografijos metodu. Rezultatas buvo panašus į tą, kurį demonstruoja subrendęs ar aktyvus baltymo pepsinas.
Taigi vienintelis nustatytas skirtumas yra tai, kad pepsinogene yra 44 aminorūgščių peptidas, kuris lankstosi per aktyviosios vietos plyšį. Šioje padėtyje jis trukdo šios proteazės sąveikai su skaidomais baltymais.
Šis peptidas, kuris bus suskaidytas, kad atsirastų aktyvusis fermentas, yra baltymo amino gale.
Kadangi jis veikia tik kaip kamštis, pepsinogeno nesugebėjimas skaidyti baltymų nėra dėl aktyvaus centro struktūrinių deformacijų. Priešingai, ji išlieka ta pati konformacija abiejose fermento formose.
Šia prasme verta paminėti, kad pepsinogeno kristalinė struktūra yra apytikslis kitų zimogenų, priklausančių didelei asparto proteinazių šeimai, struktūros modelis.
funkcijos
Gyvenimo pradžioje pepsinas (aktyvioji pepsinogeno forma) yra svarbus pieno virškinimui. Vėliau jos funkcija yra suskaidyti baltymus į baltymus į jų sudedamąsias dalis (aminorūgštis), kad būtų lengviau juos absorbuoti.
Sintezė ir sekrecija
Pepsinogeną sintetina skrandžio gleivinės pagrindinės ir foninės ląstelės. Vėliau jis laikomas sekrecinėse pūslelėse, kurios išlieka šių ląstelių citoplazmoje tol, kol reikia jų išsiskyrimo.
Todėl šio zimogeno sekrecija yra procesas, kuris yra reguliuojamas. Jo išsiskyrimas iš pūslelių, gyvenančių citozolyje per egzocitozę, reikalauja hormoninių ir nervinių dirgiklių. Padidėjęs skrandžio fermentų sekretino ir gastrino, taip pat acetilcholino, cholecistokinino, epidermio augimo faktoriaus ir azoto oksido kiekis stimuliuoja jų sintezę ir sekreciją.
Be to, eksperimentai, atlikti su AtT20 ląstelėmis, ląstelių linija, paprastai naudojama tiriant žinduolių sekrecijos kelius, parodė, kad padidėjęs ciklinis AMP taip pat gali sukelti minėtą sekreciją.
Be įprastos skrandžio sekrecijos, kraujyje ir šlapime buvo aptiktas palyginti mažas pepsinogeno kiekis, todėl jis buvo vadinamas uropepsinogenu.
Uropepsinogeno kilmė, taip pat vaidmuo, kurį jis gali atlikti abejose vietose, vis dar nėra nustatytas. Tačiau jo nebuvimas pacientams, kurių skrandis buvo visiškai pašalintas, rodo, kad jo kilmė taip pat yra skrandis.
Tipai
Iki šiol buvo aprašytos dvi pagrindinės pepsinogeno rūšys: pepsinogenas I ir pepsinogenas II. Abiejų tipų katalizinis aktyvumas nesiskiria, jie taip pat aktyvuojami nuo druskos rūgšties priklausomos proteolizinės hidrolizės metu.
Pepsinogenas I sintetinamas ir išskiriamas tiek iš pagrindinių, tiek iš skrandžio gleivinės esančių ląstelių. Todėl jo sekrecija sumažėja pacientams, sergantiems lėtiniu atrofiniu gastritu - skrandžio liga, kuriai būdingas visiškas skrandžio liaukų išnykimas.
Skirtingai nuo pastarojo, pepsinogeną II (PGII) sintezuoja praktiškai visos ląstelės, kurios yra skrandžio gleivinės dalis, tačiau labiau matomos antralinės gleivinės ir tos, kurios sudaro dvylikapirštėje žarnoje esančias Brünnerio liaukas. .
Pacientams, sergantiems lėtiniu atrofiniu gastritu, šis pepsinogeno tipas kompensuoja sumažėjusį pepsinogeno I sekreciją.
Šių dviejų tipų pepsinogenų, kurie skiriasi tik tuo, kad juos išskiria skirtingos ląstelės, egzistavimas gali atrodyti nereikalingas. Tačiau tai gali būti evoliucinė adaptacija, kad prireikus būtų užtikrinta pepsino sintezė.
Aktyvinimas
Pepsinogenas įgyja katalizinį aktyvumą, kai jis virsta pepsinu - 44 aminorūgšties peptido, esančio aktyviosios vietos ertmėje, pašalinimo produktu.
Optimalus jo veikimas priklauso nuo žemų pH verčių nuo 1,5 iki 2. Fiziologinėmis sąlygomis šias vertes palaiko druskos rūgšties sekrecija tarpląsteliniuose kanaluose.
Rūgštus virškinimas skrandžio lygmeniu vyksta ne visiems gyvūnams, kurių pavyzdys yra vabzdžiai, kuriems trūksta pepsinogeno. Tačiau stuburą turintys stuburiniai gyvūnai turi pepsinį aktyvumą.
Pepsinogenas, kuris yra laikomas pagrindinių ląstelių sekrecinėse pūslelėse, prireikus patenka į skrandžio kanalą. Kai jis pasiekia skrandžio liumeną, jis iš rūgštinės aplinkos virsta pepsinu ir yra aktyvinamas daugiau pepsinogeno molekulių.
Veikiant vidinėms nervinėms skaiduloms ir išoriniam vagos stimuliavimui, stimuliuojamas pepsinogeno, taip pat HCl, gastrino ir histamino, gamyba. Kita vertus, histaminas ir gastrinas skatina parietalines ląsteles išskirti HCl.
Pepsinas, kaip ir visa endopeptidazė, veikia specifinius ryšius tarp aminorūgščių baltymuose, generuodamas mažesnius peptidus.
Kitaip tariant; hidrolizuoja baltymo vidinius peptidinius ryšius. Veiksmingiausiai jis veikia peptidinius ryšius, artimus aromatinėms aminorūgštims (fenilalaninas, tirozinas). Skirtingai nuo pirminio zimogeno, prisitaikantys pepsino pokyčiai, kai pH vertė yra didesnė nei 6, sukelia negrįžtamą katalitinio aktyvumo sumažėjimą.
Nuorodos
- Bryksa BC, Tanaka T, Yada RY. N-galo modifikacija padidina pepsino neutralų pH stabilumą. Biochemija. 2003; 42: 13331-13338.
- Foltmann B, Pedreson VB. Rūgštinių proteazių ir jų zimogenų pirminių struktūrų palyginimas. Adv Exp Med. Biol., 1977; 95: 3-22.
- Guytonas A, J. salė (2006). Medicinos fiziologijos vadovėlis. (11-asis leidimas). JAV: Elsevier Saunders.
- Kasper D, Fauci A, Longo D, Braunwald E, Hauser S, Jameson J. (2005). Harisonas, vidaus ligų principai. (16-asis leidimas). Meksika: „McGrawHill“.
- Kitahara F, Shimazaki R, Sato T, Kojima Y, Morozumi A, Fujino MA. Sunkus atrofinis gastritas su Helicobacter pylori infekcija ir skrandžio vėžiu. Skrandžio vėžys. 1998; 1: 118–124.
- Lin Y, Fused M, Lin X, Hartsuck JA, Tang J. Pepsino, Rhizopuspepsin kinetinių parametrų ir jų aktyviosios vietos vandenilio jungčių mutantų priklausomybė nuo pH. J Biol chem. 1992; 267: 18413-18418.
- Mangeat P. Rūgščių sekrecija ir membranų pertvarkymas vienoje skrandžio parietalinėje ląstelėje pirminėje kultūroje. Biologijos ląstelė. 1990; 69: 223-257.
- Prozialeck J, Wershil BK. (2017 m.). Skrandžio sekrecijos funkcijos vystymasis. Vaisiaus ir naujagimio fiziologija (penktasis leidimas). 1 tomas, 881–888 psl.
- Schuberto ML. Skrandžio sekrecija. Dabartinė nuomonė Gastroent 2005; 21: 633-757.
- „Sielecki AR“, „Fedorov AA“, „Boodhoo A“, „Andreeva NS“, James MNG. Monoklininio kiaulės pepsino molekulinės ir kristalinės struktūros buvo patobulintos 1,8 Å skiriamąja geba. J Mol Biol, 1990; 214: 143-170.
- Webb'o PM, Hengels KJ, Moller H, Newell DG, Palli D, vyresnysis JB. Mažo serumo pepsinogeno A lygio epidemiologija ir tarptautinis ryšys su skrandžio vėžio dažniu. Gastroenterologija. 1994; 107: 1335-1344.
- „Wolfe MM“, „Soll AH“. Skrandžio rūgšties sekrecijos fiziologija. N Engl J Med 1998; 319: 1707.