Metaloendopeptidases: diferència entre les revisions
Estructura i classificació |
Cites i enllaços |
||
| Línia 10: | Línia 10: | ||
== Activitat i inhibició == |
== Activitat i inhibició == |
||
Les metallendopeptidases són enzims que tenen activitats catalítiques. A les reaccions de les quals formen part, produeixen una catalització de la hidròlisi dels enllaços alfa peptídics interns de les cadenes polipeptídiques. En aquesta reacció, l'aigua actua com a un |
Les metallendopeptidases són enzims que tenen activitats catalítiques. A les reaccions de les quals formen part, produeixen una catalització de la hidròlisi dels enllaços alfa peptídics interns de les cadenes polipeptídiques. En aquesta reacció, l'aigua actua com a un [[nucleòfil]] (cedeix un parell d’electrons a les molècules de la reacció) mentre que un parell d'ions metàl·lics fan que la molècula d'aigua es mantingui estàtica al seu lloc. A més, les cadenes laterals dels aminoàcids amb càrrega fan de lligant per als ions metàl·lics que actuen en aquesta reacció, com ara el zinc.<ref>{{Ref-web|títol=ZFIN GO: Molecular Function: metalloendopeptidase activity|url=https://zfin.org/GO:0004222|consulta=2020-10-30}}</ref> |
||
A més, com que aquestes endopeptidases tendeixen a actuar a [[PH]] d'entre 7 i 9, podem dir que són enzims que tendeixen a actuar en medis bàsics.<ref>{{Ref-publicació|article=An overview of protease specificity and catalytic mechanisms: aspects related to nomenclature and classification|url=http://dx.doi.org/10.1007/bf01003313|publicació=The Histochemical Journal|data=1985-07|issn=0018-2214|pàgines=773–785|volum=17|exemplar=7|doi=10.1007/bf01003313|nom=J. Ken|cognom=McDonald}}</ref> |
A més, com que aquestes endopeptidases tendeixen a actuar a [[PH]] d'entre 7 i 9, podem dir que són enzims que tendeixen a actuar en medis bàsics.<ref>{{Ref-publicació|article=An overview of protease specificity and catalytic mechanisms: aspects related to nomenclature and classification|url=http://dx.doi.org/10.1007/bf01003313|publicació=The Histochemical Journal|data=1985-07|issn=0018-2214|pàgines=773–785|volum=17|exemplar=7|doi=10.1007/bf01003313|nom=J. Ken|cognom=McDonald}}</ref> |
||
| Línia 16: | Línia 16: | ||
D'altra banda, els inhibidors de les metallendopeptidases són capaços de reduir, prevenir la seva activitat o aturar la catalització de la hidròlisi dels enllaços peptídics que no són terminals en una cadena d'aminoàcids i que contenen un ió metàl·lic en els llocs de major activitat. |
D'altra banda, els inhibidors de les metallendopeptidases són capaços de reduir, prevenir la seva activitat o aturar la catalització de la hidròlisi dels enllaços peptídics que no són terminals en una cadena d'aminoàcids i que contenen un ió metàl·lic en els llocs de major activitat. |
||
La majoria d'aquests inhibidors actuen com quelants, és a dir, com a compostos químics que s'uneixen als ions metàl·lics, en aquest cas als del zinc. El més freqüent dels inhibidors és la 1,10-fenolftaleïna, encara que de vegades també s'utilitza l'EDTA. |
La majoria d'aquests inhibidors actuen com quelants, és a dir, com a compostos químics que s'uneixen als ions metàl·lics, en aquest cas als del zinc. El més freqüent dels inhibidors és la 1,10-[[fenolftaleïna]], encara que de vegades també s'utilitza [[EDTA|l'EDTA]]. |
||
== Estructura == |
== Estructura == |
||
| Línia 33: | Línia 33: | ||
=== Paper de les metallendopeptidases cerebrals a la degradació de pèptids neurotòxics === |
=== Paper de les metallendopeptidases cerebrals a la degradació de pèptids neurotòxics === |
||
Un estudi del laboratori de neurobiologia molecular humana del centre de ciències de la salut a la Universidade Federal do Ceará (Brasil) va investigar el paper de les metallendopeptidases del cervell a la degradació del peptid β-amiloide 1-40, el qual genera fragments tòxics. |
Un estudi del laboratori de neurobiologia molecular humana del centre de ciències de la salut a la Universidade Federal do Ceará (Brasil) va investigar el paper de les metallendopeptidases del cervell a la degradació del peptid β-amiloide 1-40, el qual genera fragments tòxics.<ref>{{Ref-publicació|article=A new brain metalloendopeptidase which degrades the Alzheimer ß-amyloid 1-40 peptide producing soluble fragments without neurotoxic effects|nom=K. M.|nom4=A. F.|cognom3=Camarão|nom3=G. C.|cognom2=França|nom2=M. S. F.|cognom=Carvalho|llengua=en|url=http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0100-879X1997001000002&lng=en&nrm=iso&tlng=en|doi=10.1590/S0100-879X1997001000002|exemplar=10|volum=30|pàgines=1153–1156|issn=0100-879X|data=1997-10|publicació=Brazilian Journal of Medical and Biological Research|cognom4=Ruchon}}</ref> |
||
En aquest estudi es va purificar un nou tipus de metalloendopeptidasa fins a la seva aparent homogeneïtat a partir de la prèvia homogeneïtzació del cervell humà normal. Aquest últim procés es va realitzar a partir de diferents etapes successives de cromatografia en DEAE-Trisacryl, hidroxipatita i Sephacryl S-200. |
En aquest estudi es va purificar un nou tipus de metalloendopeptidasa fins a la seva aparent homogeneïtat a partir de la prèvia homogeneïtzació del cervell humà normal. Aquest últim procés es va realitzar a partir de diferents etapes successives de [[cromatografia]] en DEAE-Trisacryl, hidroxipatita i Sephacryl S-200. |
||
La metalloendopeptidasa ja purificada va trencar l'enllaç entre la Gly 33 i la Leu 34 de la seqüència neurotòxica 25 - 35 del pèptid β-amiloide 1-40, el qual és causant de l'Alzheimer. Aquesta fragmentació va produir fragments proteics solubles que no van causar efectes neurotòxics. |
La metalloendopeptidasa ja purificada va trencar l'enllaç entre la Gly 33 i la Leu 34 de la seqüència neurotòxica 25 - 35 del pèptid β-amiloide 1-40, el qual és causant de l'Alzheimer. Aquesta fragmentació va produir fragments proteics solubles que no van causar efectes neurotòxics. |
||
A més, durant tot el procés es va observar que l'activitat enzimàtica d'aquesta proteasa només va ser inhibida per quelants de cations divalents com la EDTA, EGTA i l'o-fenantrolina. D'altra banda, va romandre insensible al fosforamidó i el captrpril. Aquests últims són uns inhibidors específics de l'endopeptidasa neutra i de l'angiotensina (un enzim convertidor). |
A més, durant tot el procés es va observar que l'activitat enzimàtica d'aquesta proteasa només va ser inhibida per quelants de [[Catió|cations]] divalents com la EDTA, EGTA i l'o-fenantrolina. D'altra banda, va romandre insensible al fosforamidó i el captrpril. Aquests últims són uns inhibidors específics de l'endopeptidasa neutra i de l'angiotensina (un enzim convertidor). |
||
En la investigació es va observar que la metalloendopeptidasa localitzada en el cervell humà té una gran afinitat pel pèptid β-aminoide 1-40 que dóna peu a pensar que podria tenir un paper molt important en la degradació d'aquesta molècula, la qual es produeix pel metabolisme cel·lular normal. |
En la investigació es va observar que la metalloendopeptidasa localitzada en el cervell humà té una gran afinitat pel pèptid β-aminoide 1-40 que dóna peu a pensar que podria tenir un paper molt important en la degradació d'aquesta molècula, la qual es produeix pel [[metabolisme]] cel·lular normal. |
||
Dins de la conclusió anterior, també van acabar plantejant-se la hipòtesi que l'acumulació anormal de la proteïna β-Amiloide originària de la malaltia de l'Alzheimer podria ser deguda a un defecte en el sistema de degradació o directament a la inactivació d'aquest tipus de metalloendopeptidsa. |
Dins de la conclusió anterior, també van acabar plantejant-se la hipòtesi que l'acumulació anormal de la proteïna β-Amiloide originària de la malaltia de l'[[Malaltia d'Alzheimer|Alzheimer]] podria ser deguda a un defecte en el sistema de degradació o directament a la inactivació d'aquest tipus de metalloendopeptidsa. |
||
=== Altres estudis científics === |
=== Altres estudis científics === |
||
Altres estudis realitzats han demostrat la importància de les metalloendopeptidases en la síntesi d’un pèptid regulador del sistema hematopoètic. L’any 1990, un article publicat a la revista FEBS Letter va demostrar que el tetrapèptid AcSerAspLysPro (inhibidor de la fase S de la mitosi a les cèl·lules de la medul·la òssia) podia ser sintetitzat per una via alternativa gràcies a la proteïna bacterial Asp-N. D’aquesta manera la síntesi del pèptid és més directa i ràpida i això podria tenir grans utilitats mèdiques.<ref>{{Ref-publicació|article=Involvement of thymosin β4and endoproteinase Asp-N in the biosynthesis of the tetrapeptide AcSerAspLysPro a regulator of the hematopoietic system|url=http://dx.doi.org/10.1016/0014-5793(90)81322-f|publicació=FEBS Letters|data=1990-11-12|issn=0014-5793|pàgines=30–34|volum=274|exemplar=1-2|doi=10.1016/0014-5793(90)81322-f}}</ref> |
Altres estudis realitzats han demostrat la importància de les metalloendopeptidases en la síntesi d’un pèptid regulador del sistema hematopoètic. L’any 1990, un article publicat a la revista FEBS Letter va demostrar que el tetrapèptid AcSerAspLysPro (inhibidor de la fase S de la [[mitosi]] a les cèl·lules de la [[medul·la òssia]]) podia ser sintetitzat per una via alternativa gràcies a la proteïna bacterial Asp-N. D’aquesta manera la síntesi del pèptid és més directa i ràpida i això podria tenir grans utilitats mèdiques.<ref>{{Ref-publicació|article=Involvement of thymosin β4and endoproteinase Asp-N in the biosynthesis of the tetrapeptide AcSerAspLysPro a regulator of the hematopoietic system|url=http://dx.doi.org/10.1016/0014-5793(90)81322-f|publicació=FEBS Letters|data=1990-11-12|issn=0014-5793|pàgines=30–34|volum=274|exemplar=1-2|doi=10.1016/0014-5793(90)81322-f}}</ref> |
||
== Referències == |
== Referències == |
||
Revisió del 17:06, 30 oct 2020
 |
Aquest article (o aquesta secció) necessita alguna millora en els seus enllaços interns. |
 L'estructura de la Neprelisina, un tipus de Metallendopeptidasa  | |
| Substància química | Proteïna |
|---|---|
Les metallendopeptidases, també conegudes com a AspN, endoproteinasa Asp-N i Mep72 peptidasa, són un tipus d'enzim proteolític que s'encarrega de desdoblar els enllaços peptídics interns i fragmentar proteïnes en subunitats d'igual mida. El prefix metall- (en anglès metallo-) fa referència a l'existència d'elements metàl·lics en aquest tipus d'endopeptidases. Un dels més freqüents i estudiats és el zinc o zenc. Més enllà de la cadena d'aminoàcids presents en la cadena polipeptídica, l'element metàl·lic tendeix a estar unit a la proteïna mitjançant aminoàcids essencials com les histidines o d'altres no essencials com el glutamat o la tirosina.
Els subgrups de les peptidases van ser creats per F.R Hartley. No obstant, no va ser fins la correcció posterior del científic Barret, on l'any 1980, les metallendopeptidases van ser afegides.[1] Finalment, l'any 1984 The Nomenclature Committee of I.U.B. va recomanar aquesta terminologia. Inicialment, les aminopeptidases, les carboxipeptidases i les dipeptidases formaven part d'aquest grup, avui en dia ja no ho fan, ja que són considerades exopeptidases.
L'existència de diversos subgrups de metallendopeptidases explica la diversitat funcional d'aquest enzim. Tanmateix, una de les funcions més generalistes d'aquest grup i de la majoria de subgrups és la hidròlisi d'enllaços peptídics en substrats de menys de 40 aminoàcids. Tendeixen a hidrolitzar enllaços interns coneguts com alfa-pèptids on els ions metàl·lics de les endopeptidases acaben unint-se a aminoàcids amb una certa càrrega[2]. Una altra funció relacionada amb la hidròlisi és l'eliminació de senyals proteics en la superfície cel·lular.[3]
L'any 2016 es van fer estudis que confirmaven la presència i importància de les metalloendopeptidases com a constituent del verí de diferents espècies de serps verinoses.[4]
Activitat i inhibició
Les metallendopeptidases són enzims que tenen activitats catalítiques. A les reaccions de les quals formen part, produeixen una catalització de la hidròlisi dels enllaços alfa peptídics interns de les cadenes polipeptídiques. En aquesta reacció, l'aigua actua com a un nucleòfil (cedeix un parell d’electrons a les molècules de la reacció) mentre que un parell d'ions metàl·lics fan que la molècula d'aigua es mantingui estàtica al seu lloc. A més, les cadenes laterals dels aminoàcids amb càrrega fan de lligant per als ions metàl·lics que actuen en aquesta reacció, com ara el zinc.[5]
A més, com que aquestes endopeptidases tendeixen a actuar a PH d'entre 7 i 9, podem dir que són enzims que tendeixen a actuar en medis bàsics.[6]
D'altra banda, els inhibidors de les metallendopeptidases són capaços de reduir, prevenir la seva activitat o aturar la catalització de la hidròlisi dels enllaços peptídics que no són terminals en una cadena d'aminoàcids i que contenen un ió metàl·lic en els llocs de major activitat.
La majoria d'aquests inhibidors actuen com quelants, és a dir, com a compostos químics que s'uneixen als ions metàl·lics, en aquest cas als del zinc. El més freqüent dels inhibidors és la 1,10-fenolftaleïna, encara que de vegades també s'utilitza l'EDTA.
Estructura
Les metalloendopeptidases formen un dels grups més diversos de peptidases, essent reconegudes unes 30 families. A través de la cristal·lografia de raig X s'ha demostrat que el motiu His-Glu-Xaa-Xaa-His o HEXXH és present a més de la meitat de les families. Aquest motiu forma comuntment part del lloc d'unió de l'àtom de metall (normalment de Zinc)[7].
El pentapèptid HEXXH és molt comú en seqüències de proteïnes i només una cinquena part de les aparicions del motiu a la base de dades Swiss-Prot[8] es troben en metaloendopeptidases. El motiu és suficientment curt per haver sorgit independentment en diverses ocasions, per la qual cosa caldrien proves addicionals abans de poder suggerir que tots els enzims que contenen HEXXH estan relacionats taxonòmicament. Una forma més precisa de definir el pentapèptid HEXXH és com a abXHEbbHbc, on b és un residu sense càrrega, c és un residu hidrofòbic i X pot ser pràcticament qualsevol aminoàcid. Totes les estructures terciàries disponibles per a les metalopeptidases que contenen HEXXH mostren el motiu en una hèlix, on els residus a solen ser Val o Thr. Aquest motiu ha estat molt usat per a identificar llocs d’unió amb zinc a les metalopeptidases i per a construir les diferents tribus i clans que formen.
Els ions metàl·lics estan ancorats, gràcies a les cadenes laterals, a la part inferior de la fissura del lloc actiu de l’enzim. Els residus d’unió de metalls són principalment histidines, aspartats i glutamats, que s’inclouen en motius d’unió al zinc que són característics de tribus, clans i famílies de metaloendopeptidases particulars. En la majoria dels casos, l'entorn general del lloc actiu es troba en una conformació competent per a la catàlisi en l’enzim madur abans de reclutar el substrat peptídic, que s'uneix en una conformació estesa, de manera que les cadenes laterals del substrat superiors (denominades P1, P2, P3, etc.) i inferiors (P1 ’, P2’, P3 ’, etc.) de l’enllaç en tisora es situen en les escletxes dels llocs actius secundaris (S1, S2, S3, etc. i S1’, S2 ’, S3’, etc.) del enzim, respectivament. En general, l’especificitat del substrat s’exerceix en les metaloendopeptidases a través de S1 ’. El clivatge també es pot produir dins dels segments proteics que adopten estructures terciàries compactes, fins i tot conformacions helicoïdals, en estat no lligat, ja que la interacció i la unió a la peptidasa pot compensar energèticament que el substrat es desfaci i produeixi una conformació estesa adequada per a la catàlisi.
Classificació
Una classificació àmpliament acceptada, tant d'aquests enzims com d'enzims proteolítics en general la proporciona la base de dades MEROPS, que classifica jeràrquicament conjunts homòlegs de peptidases i inhibidors de proteïnes en diferents espècies, families i clans segons la semblança de seqüències i les distàncies filogèniques evolutives. Dins de MEROPS, les metalloendopeptidases es classifiquen dins de la familia M72 amb un cladograma filogenètic i amb un cladograma d'especies. De la mateixa manera, la base de dades ENZYME classifica aquests enzims en dins del Numero EC (Enzime Comission Number) 3.4.24. Tot i així, una classificació molt utilitzada a nivell científic és segons el motiu polipèptid que presenten les diferents families com a lligand amb l'ió metàl·lic.
El pentapèptid HEXXH és molt comú en seqüències de proteïnes i una cinquena part de les aparicions d'aquest motiu a la base de dades SwissProt es troba a families de metalloendopeptidases.
Estudis científics
Paper de les metallendopeptidases cerebrals a la degradació de pèptids neurotòxics
Un estudi del laboratori de neurobiologia molecular humana del centre de ciències de la salut a la Universidade Federal do Ceará (Brasil) va investigar el paper de les metallendopeptidases del cervell a la degradació del peptid β-amiloide 1-40, el qual genera fragments tòxics.[9]
En aquest estudi es va purificar un nou tipus de metalloendopeptidasa fins a la seva aparent homogeneïtat a partir de la prèvia homogeneïtzació del cervell humà normal. Aquest últim procés es va realitzar a partir de diferents etapes successives de cromatografia en DEAE-Trisacryl, hidroxipatita i Sephacryl S-200.
La metalloendopeptidasa ja purificada va trencar l'enllaç entre la Gly 33 i la Leu 34 de la seqüència neurotòxica 25 - 35 del pèptid β-amiloide 1-40, el qual és causant de l'Alzheimer. Aquesta fragmentació va produir fragments proteics solubles que no van causar efectes neurotòxics.
A més, durant tot el procés es va observar que l'activitat enzimàtica d'aquesta proteasa només va ser inhibida per quelants de cations divalents com la EDTA, EGTA i l'o-fenantrolina. D'altra banda, va romandre insensible al fosforamidó i el captrpril. Aquests últims són uns inhibidors específics de l'endopeptidasa neutra i de l'angiotensina (un enzim convertidor).
En la investigació es va observar que la metalloendopeptidasa localitzada en el cervell humà té una gran afinitat pel pèptid β-aminoide 1-40 que dóna peu a pensar que podria tenir un paper molt important en la degradació d'aquesta molècula, la qual es produeix pel metabolisme cel·lular normal.
Dins de la conclusió anterior, també van acabar plantejant-se la hipòtesi que l'acumulació anormal de la proteïna β-Amiloide originària de la malaltia de l'Alzheimer podria ser deguda a un defecte en el sistema de degradació o directament a la inactivació d'aquest tipus de metalloendopeptidsa.
Altres estudis científics
Altres estudis realitzats han demostrat la importància de les metalloendopeptidases en la síntesi d’un pèptid regulador del sistema hematopoètic. L’any 1990, un article publicat a la revista FEBS Letter va demostrar que el tetrapèptid AcSerAspLysPro (inhibidor de la fase S de la mitosi a les cèl·lules de la medul·la òssia) podia ser sintetitzat per una via alternativa gràcies a la proteïna bacterial Asp-N. D’aquesta manera la síntesi del pèptid és més directa i ràpida i això podria tenir grans utilitats mèdiques.[10]
Referències
- ↑ McDonald, J. Ken «An overview of protease specificity and catalytic mechanisms: aspects related to nomenclature and classification». The Histochemical Journal, 17, 7, 1985-07, pàg. 773–785. DOI: 10.1007/bf01003313. ISSN: 0018-2214.
- ↑ «ZFIN GO: Molecular Function: metalloendopeptidase activity». [Consulta: 26 octubre 2020].
- ↑ Turner, Anthony J.; Isaac, R. Elwyn; Coates, David «<261::aid-bies1036>3.0.co;2-k The neprilysin (NEP) family of zinc metalloendopeptidases: Genomics and function». BioEssays, 23, 3, 13-02-2001, pàg. 261–269. DOI: 10.1002/1521-1878(200103)23:3<261::aid-bies1036>3.0.co;2-k. ISSN: 0265-9247.
- ↑ Bastos, Viviane A.; Gomes-Neto, Francisco; Perales, Jonas; Neves-Ferreira, Ana Gisele C.; Valente, Richard H. «Natural Inhibitors of Snake Venom Metalloendopeptidases: History and Current Challenges» (en anglès). Toxins, 8, 9, 2016/9, pàg. 250. DOI: 10.3390/toxins8090250.
- ↑ «ZFIN GO: Molecular Function: metalloendopeptidase activity». [Consulta: 30 octubre 2020].
- ↑ McDonald, J. Ken «An overview of protease specificity and catalytic mechanisms: aspects related to nomenclature and classification». The Histochemical Journal, 17, 7, 1985-07, pàg. 773–785. DOI: 10.1007/bf01003313. ISSN: 0018-2214.
- ↑ Gomis-Rüth, F. X., Stöcker, W., Huber, R., Zwilling, R., & Bode, W. «Refined 1·8 Å X-ray Crystal Structure of Astacin, a Zinc-endopeptidase from the Crayfish Astacus astacus L.». Journal of Molecular Biology, 229(4), 1993, pàg. 945–968. DOI: doi:10.1006/jmbi.1993.1098.
- ↑ «UniProt».
- ↑ Carvalho, K. M.; França, M. S. F.; Camarão, G. C.; Ruchon, A. F. «A new brain metalloendopeptidase which degrades the Alzheimer ß-amyloid 1-40 peptide producing soluble fragments without neurotoxic effects» (en anglès). Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 30, 10, 1997-10, pàg. 1153–1156. DOI: 10.1590/S0100-879X1997001000002. ISSN: 0100-879X.
- ↑ «Involvement of thymosin β4and endoproteinase Asp-N in the biosynthesis of the tetrapeptide AcSerAspLysPro a regulator of the hematopoietic system». FEBS Letters, 274, 1-2, 12-11-1990, pàg. 30–34. DOI: 10.1016/0014-5793(90)81322-f. ISSN: 0014-5793.