คุณสมบัติและประเภทของเมทัลโลโปรตีน

metalloproteinases หรือ metalloproteases เป็นเอนไซม์ที่ย่อยสลายโปรตีนและต้องการให้อะตอมของโลหะมีกิจกรรม แขนดำเนินการของกิจกรรมทั้งหมดที่ดำเนินการโดยเซลล์เป็นเอนไซม์.

แม้ว่าโปรตีนหลายตัวจะมีบทบาทเป็นโครงสร้าง แต่ก็มีอีกไม่มากที่แสดงกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยา กลุ่มของเอนไซม์เหล่านี้มีหน้าที่ในการย่อยสลายโปรตีนอื่น ๆ.

โดยรวมแล้วเอนไซม์เหล่านี้เรียกว่าโปรตีเอสหรือโปรตีเอส กลุ่มโปรตีเอสที่ต้องการอะตอมโลหะที่จะใช้งานจะเรียกว่า metalloproteinases.

ดัชนี

• 1 ฟังก์ชั่น
• 2 ลักษณะทั่วไปของ metalloproteinases
• 3 การจำแนกประเภท
  • 3.1 -Metaloproteinases exopeptidasas
  • 3.2 -Metaloproteinases endopeptidasas
• 4 ฟังก์ชั่นและการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ
  • 4.1 การดัดแปลงโปรตีน
  • 4.2 ผลกระทบต่อสุขภาพ
• 5 โรคที่เกี่ยวข้อง
• 6 การรักษาใช้
• 7 อ้างอิง

ฟังก์ชั่น

โดยทั่วไปโปรตีเอสจะเติมเต็มภารกิจที่มีความสำคัญและหลากหลายในเซลล์ งานระดับโลกที่สำคัญที่สุดคืออนุญาตให้มีการเปลี่ยนโปรตีนในเซลล์.

นั่นคือกำจัดโปรตีนเก่าและอนุญาตให้แทนที่ด้วยโปรตีนใหม่ มีการสังเคราะห์โปรตีนใหม่ เดอโนโว ในไรโบโซมในระหว่างกระบวนการแปล.

บทบาทที่สำคัญที่สุดของ metalloproteinases โดยเฉพาะคือการควบคุมพฤติกรรมของเซลล์ นี่คือความสำเร็จโดยกลุ่มโปรตีเอสนี้โดยเฉพาะที่ควบคุมการมีอยู่และเวลาของการปรากฏตัวของหน่วยงาน transcriptional, ผู้ไกล่เกลี่ยการตอบสนอง, ผู้รับ, โปรตีนโครงสร้างเยื่อหุ้มและอวัยวะภายใน.

โปรตีเอสรวมถึง metalloproteinases ขึ้นอยู่กับโหมดการย่อยสลายของพวกมันถูกจำแนกออกเป็น endoproteases (metalloendoproteases) หรือ exoproteases (metalloproteinases).

โปรตีนที่เสื่อมสภาพในอดีตจากปลายด้านหนึ่งของโปรตีน (เช่นอะมิโนหรือคาร์บอกซิล) ในทางตรงกันข้าม endoproteases ทำให้บาดแผลภายในโปรตีนด้วยความจำเพาะเฉพาะ.

ลักษณะทั่วไปของ metalloproteinases

เมทัลโลโปรตีนอาจเป็นกลุ่มโปรตีเอสที่หลากหลายที่สุดในหกกลุ่มที่มีอยู่ โปรตีเอสถูกจำแนกตามกลไกการเร่งปฏิกิริยา กลุ่มเหล่านี้คือโปรตีเอสของซีสเตอีนซีรีนเทรียนกรดแอสปาร์ติกกรดกลูตามิกและเมทัลโลโปรตีน.

metalloproteinases ทั้งหมดต้องการอะตอมของโลหะเพื่อให้สามารถดำเนินการตัดเร่งปฏิกิริยาของพวกเขา โลหะที่มีอยู่ใน metalloproteinases ส่วนใหญ่รวมถึงสังกะสี แต่ metalloproteinases อื่น ๆ ใช้โคบอลต์.

เพื่อที่จะทำหน้าที่ของมันได้อะตอมของโลหะจะต้องประสานงานในลักษณะที่ประสานกับโปรตีน ทำได้ผ่านการติดต่อสี่จุด.

สามคนใช้กรดอะมิโนบางชนิดที่มีฮิสทิดีน, ไลซีน, อาร์จินีน, กลูตาเมตหรือแอสพาเทต จุดประสานงานที่สี่ทำโดยโมเลกุลของน้ำ.

การจัดหมวดหมู่

สหภาพระหว่างประเทศของชีวเคมีและชีววิทยาโมเลกุลได้จัดตั้งระบบการจำแนกสำหรับเอนไซม์ ในระบบนี้เอนไซม์จะถูกระบุด้วยตัวอักษร EC และระบบการเข้ารหัสของตัวเลขสี่ตัว.

หมายเลขแรกระบุเอนไซม์ตามกลไกการออกฤทธิ์และแบ่งออกเป็นหกชั้นใหญ่ หมายเลขที่สองจะแยกพวกเขาตามวัสดุพิมพ์ที่พวกเขาทำหน้าที่ อีกสองตัวเลขทำให้ส่วนที่เฉพาะเจาะจงมากยิ่งขึ้น.

เนื่องจาก metalloproteinases เร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสพวกมันจะถูกระบุด้วยหมายเลข EC4 ตามระบบการจำแนกประเภทนี้ นอกจากนี้ยังเป็นของคลาสย่อย 4 ซึ่งเป็นที่ตั้งของไฮโดรเลสทั้งหมดที่ทำหน้าที่เป็นพันธะเปปไทด์.

Metalloproteinases เช่นเดียวกับส่วนที่เหลือของโปรตีเอสสามารถจำแนกตามตำแหน่งของสายโซ่พอลิเปปไทด์ที่โจมตี.

-Exopeptidase metalloproteinases

พวกมันทำหน้าที่เกี่ยวกับพันธะเปปไทด์ของกรดอะมิโนเทอร์มินัลของโซ่โพลีเปปไทด์ ที่นี่จะรวม metalloproteinases ทั้งหมดที่มีไอออนโลหะเร่งปฏิกิริยาสองและบางส่วนมีไอออนโลหะเดียว.

-Endopeptidase metalloproteinases

พวกมันทำหน้าที่เกี่ยวกับพันธะเปปไทด์ภายในโซ่โพลีเปปไทด์ซึ่งส่งผลให้โมเลกุลสองโมเลกุลของโพลีเปปไทด์น้ำหนักโมเลกุลที่ต่ำ.

metalloproteinases หลายชนิดที่มีไอออนโลหะตัวเร่งปฏิกิริยาทำหน้าที่ในลักษณะนี้ นี่คือเมทริกซ์ metalloproteinases และโปรตีน ADAM

เมทริกซ์ metalloproteinases (MMP)

พวกเขาเป็นเอนไซม์ที่สามารถเร่งปฏิกิริยาในองค์ประกอบบางส่วนของเมทริกซ์นอกเซลล์ เมทริกซ์นอกเซลล์คือชุดของสารและวัสดุทั้งหมดที่เป็นส่วนหนึ่งของเนื้อเยื่อและตั้งอยู่ด้านนอกของเซลล์.

พวกเขาเป็นกลุ่มของเอนไซม์จำนวนมากที่มีอยู่ในกระบวนการทางสรีรวิทยาและพวกเขามีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาและการทำงานของเนื้อเยื่อจำนวนมาก.

ยกตัวอย่างเช่นในกล้ามเนื้อโครงร่างพวกเขามีบทบาทสำคัญมากในการสร้างการเปลี่ยนแปลงและการสร้างเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ พวกเขายังทำหน้าที่เกี่ยวกับคอลลาเจนชนิดต่าง ๆ ที่มีอยู่ในเมทริกซ์นอกเซลล์.

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

เอนไซม์ไฮโดรไลติกที่ทำงานกับคอลลาเจนประเภท I, II และ III ที่พบระหว่างเซลล์ ผลิตภัณฑ์ของ catabolism ของสารเหล่านี้ที่ได้รับคอลลาเจนหรือเจลาตินที่ได้จากการเปลี่ยนแปลงนั้น.

ในสัตว์มีกระดูกสันหลังเอนไซม์นี้ผลิตโดยเซลล์ต่าง ๆ เช่นไฟโบรบลาสต์และแมคโครฟาจเช่นเดียวกับเซลล์เยื่อบุผิว พวกเขายังสามารถทำหน้าที่เกี่ยวกับโมเลกุลอื่น ๆ ของเมทริกซ์นอกเซลล์.

เจลาติน (MMP-2, MMP-9)

พวกมันมีส่วนช่วยในกระบวนการเร่งปฏิกิริยาของคอลลาเจนประเภท I, II และ III พวกเขายังทำหน้าที่สร้างคอลลาเจนหรือเจลาตินที่ได้รับหลังจากการกระทำของคอลลาเจน.

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

พวกเขาทำหน้าที่เกี่ยวกับคอลลาเจนประเภท IV และโมเลกุลอื่น ๆ ของเมทริกซ์นอกเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับคอลลาเจน กิจกรรมเกี่ยวกับเจลาตินมี จำกัด.

Matrilysins (MMP-7, MMP-26).

พวกมันเป็นโครงสร้างที่เรียบง่ายกว่าส่วนที่เหลือ พวกเขาเกี่ยวข้องกับเซลล์เยื่อบุผิวเนื้องอก.

metalloproteases ที่เกี่ยวข้องกับเมมเบรน (MT-MMP)

เหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อฐาน พวกเขามีส่วนร่วมในกิจกรรมโปรตีนของเมทริกซ์ metalloproteinases เมทริกซ์อื่น ๆ.

neprilysin

Neprilysin เป็นเมทริกซ์ metalloproteinase ที่มีสังกะสีเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาไอออน มันมีหน้าที่รับผิดชอบในการไฮโดรไลซิ่งเปปไทด์ในอะมิโน - ขั้วไฮโดรโฟบิคที่เหลือ.

เอ็นไซม์นี้พบได้ในอวัยวะต่าง ๆ รวมถึงไตสมองปอดกล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดเช่นเดียวกับ endothelial, หัวใจ, เลือด, เซลล์ไขมันและไฟโบรบลาสต์.

Neprilysin เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการย่อยสลายเพปไทด์ vasoactive เปปไทด์เหล่านี้บางตัวทำหน้าที่เป็นยาขยายหลอดเลือด (vasodilators) แต่บางชนิดมีผลกระทบต่อ vasoconstrictor.

การยับยั้งของ neprisiline ร่วมกับการยับยั้งการรับ angiotensin ได้กลายเป็นวิธีการรักษาทางเลือกที่มีแนวโน้มมากในการรักษาผู้ป่วยที่มีภาวะหัวใจล้มเหลว.

เมทริกซ์ metalloproteinases เมทริกซ์อื่น ๆ

มี metalloproteinases บางอย่างที่ไม่ตกอยู่ในหมวดหมู่ใด ๆ ก่อนหน้านี้ ตัวอย่างของพวกเขาเรามี MMP-12; MMP-9; MMP-20; MMP-22; MMP-23 และ MMP-28.

-โปรตีนอาดัม

ADAM (A Disintegrin และ Metalloprotease โดยใช้ชื่อภาษาอังกฤษ) เป็นกลุ่มของ metalloproteinases หรือที่รู้จักกันในชื่อ metalloproteases - disintegrins.

เหล่านี้รวมถึงเอนไซม์ที่ตัดหรือกำจัดส่วนต่าง ๆ ของโปรตีนที่ถูกแยกออกจากเซลล์ด้วยเมมเบรนของเซลล์นี้.

ADAM บางตัวโดยเฉพาะอย่างยิ่งในมนุษย์นั้นขาดเอนไซม์โปรตีเอสที่ใช้งานได้ หน้าที่หลักของมันคือการทำหน้าที่สร้างสเปิร์มและการฟิวชั่นสเปิร์ม - ไข่ พวกเขาเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของพิษของงูจำนวนมาก.

ฟังก์ชั่นและการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ

การดัดแปลงโปรตีน

Metalloproteinases สามารถมีส่วนร่วมในการดัดแปลง (การสุก) ของโปรตีนบางชนิดในกระบวนการหลังการแปล.

สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นพร้อมกับหรือหลังจากนั้นการสังเคราะห์โปรตีนเป้าหมายหรือที่ไซต์สุดท้ายที่มีการทำงานของมัน สิ่งนี้มักจะเกิดขึ้นได้ด้วยความแตกแยกของจำนวนกรดอะมิโนที่มีอยู่อย่าง จำกัด ของโมเลกุลเป้าหมาย.

ในปฏิกิริยาความแตกแยกที่กว้างขวางกว่าโปรตีนสีขาวสามารถสลายตัวได้อย่างสมบูรณ์.

ผลกระทบต่อสุขภาพ

การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในการทำงานของ metalloproteinases สามารถมีผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ต่อสุขภาพของมนุษย์ นอกจากนี้ยังมีกระบวนการทางพยาธิวิทยาอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องในการมีส่วนร่วมของกลุ่มเอนไซม์ที่สำคัญนี้.

ยกตัวอย่างเช่นเมทริกซ์ metalloproteinase 2 มีบทบาทสำคัญในการบุกรุกโดยมะเร็งความก้าวหน้าและการแพร่กระจายรวมถึงมะเร็งเยื่อบุโพรงมดลูก ในกรณีอื่นการเปลี่ยนแปลงสภาวะสมดุลของ MME นั้นสัมพันธ์กับโรคไขข้ออักเสบและมะเร็งบางชนิด.

ในที่สุด metalloproteinases เติมเต็มฟังก์ชั่นอื่น ๆ ในธรรมชาติไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับสรีรวิทยาของแต่ละบุคคลที่ผลิตพวกเขา ยกตัวอย่างเช่นสัตว์บางชนิดการผลิตสารพิษมีความสำคัญในการอยู่รอด.

ในความเป็นจริงพิษของงูจำนวนมากมีส่วนผสมที่ซับซ้อนของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ในบรรดาพวกเขามี metalloproteinases หลายอย่างที่ทำให้เลือดออก, เนื้อเยื่อถูกทำลาย, บวม, เนื้อร้าย, ผลกระทบอื่น ๆ ในเหยื่อ.

โรคที่เกี่ยวข้อง

มันได้รับการพิจารณาแล้วว่าเอนไซม์ของตระกูล MMP มีส่วนร่วมในการพัฒนาของโรคต่างๆ โรคผิวหนัง, ความผิดปกติของหลอดเลือด, โรคตับแข็ง, ถุงลมโป่งพองในปอด, สมองขาดเลือด, โรคไขข้อ, ปริทันต์อักเสบและการแพร่กระจายของมะเร็ง, อื่น ๆ.

เป็นที่เชื่อกันว่ารูปแบบที่หลากหลายที่สามารถเกิดขึ้นได้ในเมทริกซ์เมทัลโลโปรทีนเนสสามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงกลไกหลายอย่างของการควบคุมทางพันธุกรรมซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในลักษณะทางพันธุกรรม.

เพื่อยับยั้งการพัฒนาของโรคที่เกี่ยวข้องกับ MMP, มีการใช้สารยับยั้งที่แตกต่างกันของ metallopreinases ทั้งธรรมชาติและประดิษฐ์, ได้ถูกนำมาใช้.

สารยับยั้งธรรมชาติได้ถูกแยกออกจากสิ่งมีชีวิตทางทะเลมากมายรวมถึงปลาหอยหอยสาหร่ายและแบคทีเรีย สารยับยั้งการสังเคราะห์ในทางตรงกันข้ามโดยทั่วไปจะมีกลุ่มคีเลตที่จับและยับยั้งไอออนของโลหะที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา อย่างไรก็ตามผลลัพธ์ที่ได้จากการรักษาเหล่านี้ยังไม่ได้ข้อสรุป.

การรักษาใช้

เมทริกซ์ metalloproteinases มีประโยชน์หลายอย่างในการรักษา พวกเขาจะใช้ในการรักษาแผลไฟไหม้เช่นเดียวกับแผลประเภทต่าง ๆ พวกเขายังถูกใช้เพื่อกำจัดเนื้อเยื่อแผลเป็นและเพื่ออำนวยความสะดวกกระบวนการฟื้นฟูในการปลูกถ่ายอวัยวะ.

การอ้างอิง

1. Alberts, B. , Johnson, A. , Lewis, J. , Raff, M. , Roberts, K. , Walters, P. (2014) ชีววิทยาโมเลกุลของเซลล์, 6^TH ฉบับ การ์แลนด์วิทยาศาสตร์กลุ่มเทย์เลอร์ & ฟรานซิส Abingdon-on-Thames, สหราชอาณาจักร.
2. Caley, M. P. , Martins, V.L.C. , O'Toole, E.A. (2015) Metalloproteinases และการรักษาบาดแผล ความก้าวหน้าในการดูแลบาดแผล, 4: 225-234.
3. Löffek, S. , Schilling, O. , Franzke, C.-W. (2011) บทบาททางชีวภาพของเมทริกซ์ metalloproteinases: ความสมดุลที่สำคัญ วารสารระบบทางเดินหายใจแห่งยุโรป, 38: 191-208.
4. Opalińska, M. , Jańska, H. (2018) โปรติเอส AAA: ผู้พิทักษ์การทำงานของไมโตคอนเดรียและสภาวะสมดุล เซลล์ 7: 163 ดอย: 10.3390 / cells7100163.
5. Rima, M. , Alavi-Naini, S.M. , Karam, M. , Sadek, R. , Sabatier, J.-M. , Fajloun, Z. (2018) Vipers แห่งตะวันออกกลาง: แหล่งอุดมสมบูรณ์ของโมเลกุลทางชีวภาพ โมเลกุล.