Metalloproteinazların özellikleri, fonksiyonları ve çeşitleri



metalloproteinazlar veya metaloproteazlar, proteinleri parçalayan ve aktiviteye sahip bir metal atomunun varlığını gerektiren enzimlerdir. Bir hücre tarafından gerçekleştirilen tüm faaliyetlerin yürütücü kolu enzimlerdir..

Pek çok protein yapısal bir rol oynamasına rağmen, çok fazla olmasa da, başka bir çok sayıda katalitik aktivite sergiler. Bu enzimlerin bir grubu, diğer proteinlerin parçalanmasından sorumludur..

Toplu olarak bu enzimlere proteinaz veya proteaz denir. Aktif olması için metal bir atom gerektiren proteaz grubuna metaloproteinazlar denir..

indeks

  • 1 İşlevler
  • 2 Metalloproteinazların genel özellikleri
  • 3 Sınıflandırma
    • 3.1-Metaloproteinaz ekzopeptidasası
    • 3.2-Metaloproteinazlar endopeptidazlar
  • 4 Diğer fonksiyonlar ve değişiklikler
    • 4.1 Proteinlerin modifikasyonu
    • 4.2 Sağlık üzerindeki etkiler
  • 5 İlişkili patolojiler
  • 6 Terapötik kullanımlar
  • 7 Kaynakça

fonksiyonlar

Proteazlar, genel olarak, bir hücrede önemli ve sayısız görev grubunu yerine getirir. Hepsinin en küresel görevi, bir hücrede bulunan proteinlerin değiştirilmesine izin vermektir..

Bu, eski proteinleri elimine eder ve bunların yeni proteinler tarafından değiştirilmesine izin verir. Yeni proteinler sentezlenir de novo çeviri işlemi sırasında ribozomlar hakkında.

Özellikle metaloproteinazların en önemli rolü, hücrenin davranışını düzenlemektir. Bu, transkripsiyonel regülatörlerin, tepki aracılarının, reseptörlerin, membran yapısal proteinlerinin ve iç organellerin, vb. Mevcudiyetinin mevcudiyetini ve süresini kontrol eden bu özel proteaz grubuyla başarılır..

Bozunma tarzlarına bağlı olarak, metaloproteinazlar dahil proteazlar endoproteazlara (metaloendoproteazlar) veya ekzoproteazlara (metaloproteinazlar) sınıflandırılır..

Eski, proteinleri proteinin bir ucundan (yani amino veya karboksil) bozar. Diğer yandan endoproteazlar, protein içerisinde spesifik bir spesifikliğe sahip kesimler yapar..

Metaloproteinazların genel özellikleri

Metalloproteinazlar belki de mevcut olan altı kişilik proteaz grubudur. Proteazlar, katalitik mekanizmalarına göre sınıflandırılır. Bu gruplar sistein, serin, treonin, aspartik asit, glutamik asit ve metaloproteinazların proteazlarıdır..

Tüm metaloproteinazlar, katalitik kesimlerini gerçekleştirebilmek için metal bir atom gerektirir. Metaloproteinazlarda bulunan metaller çoğunlukla çinko içerir, fakat diğer metalloproteinazlar kobalt kullanır.

İşlevini yerine getirmek için, metal atomunun protein ile koordineli bir şekilde koordine edilmesi gerekir. Bu dört temas noktası üzerinden yapılır..

Bunlardan üçü, bazı amino asit yüklü histidin, lisin, arginin, glutamat veya aspartat kullanır. Dördüncü koordinasyon noktası bir su molekülü tarafından yapılır.

sınıflandırma

Uluslararası Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Birliği, enzimler için bir sınıflandırma sistemi oluşturmuştur. Bu sistemde enzimler EC harfleriyle ve dört sayılı kodlanmış bir sistemle tanımlanır..

İlk sayı, enzimleri etki mekanizmalarına göre tanımlar ve altı büyük sınıfa ayırır. İkinci sayı, onları üzerinde etki yaptıkları alt tabakaya göre ayırır. Diğer iki sayı, bölünmeleri daha da belirginleştiriyor.

Metalloproteinazlar hidroliz reaksiyonlarını katalize ettiği için, bu sınıflandırma sistemine göre EC4 numarası ile tanımlanırlar. Ek olarak, peptid bağları üzerinde etki eden tüm hidrolazları barındıran 4 alt sınıfına aittirler..

Metalloproteinazlar, diğer proteinazlar gibi, saldıran polipeptit zincirinin yerine göre sınıflandırılabilir.

-Ekzopeptidaz metaloproteinazları

Polipeptit zincirinin terminal amino asitlerinin peptid bağları üzerinde etki ederler. Burada iki katalitik metal iyonuna sahip olan ve bazılarında tek metal iyonlu tüm metaloproteinazlar yer almaktadır..

-Endopeptidaz metaloproteinazları

Polipeptit zinciri içindeki herhangi bir peptid bağı üzerinde etki gösterirler, bu da daha düşük moleküler ağırlıklı polipeptitlerin iki molekülüdür..

Tek bir katalitik metal iyonuna sahip metaloproteinazların çoğu bu şekilde etki eder. İşte matris metaloproteinazlar ve ADAM proteinleri

Matris metaloproteinazları (MMP)

Hücre dışı matrisin bazı bileşenlerine katalitik olarak etki edebilen enzimlerdir. Hücre dışı matris, bir dokunun parçası olan ve hücrelerin dışına yerleştirilmiş olan tüm madde ve malzemelerin kümesidir..

Fizyolojik süreçlerde bulunan çok sayıda enzim grubudur ve birçok dokunun morfolojik ve fonksiyonel değişikliklerine katılırlar..

İskelet kaslarında, örneğin, kas dokusunun oluşumunda, yeniden şekillenmesinde ve yenilenmesinde çok önemli bir rol oynarlar. Ayrıca hücre dışı matristeki farklı kollajen türlerine de etki ederler..

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

Hücreler arasında bulunan tip I, II ve III kollajene etki eden hidrolitik enzimler. Bu maddelerin katabolizmasının denatüre kollajen veya jelatinin ürünü elde edilir.

Omurgalılarda, bu enzim fibroblastlar ve makrofajlar gibi farklı hücreler tarafından ve ayrıca epitelyal hücreler tarafından üretilir. Hücre dışı matrisin diğer moleküllerine de etki edebilirler.

Jelatinazlar (MMP-2, MMP-9)

Tip I, II ve III kolajenlerin katabolizma sürecine katkıda bulunurlar. Ayrıca, kolajenazların etkisinden sonra elde edilen denatüre kolajen veya jelatine etki ederler..

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

Tip IV kollajenler ve kollajen ile bağlantılı hücre dışı matrisin diğer molekülleri üzerinde etki gösterirler. Jelatin üzerindeki etkinliği sınırlıdır.

Matrilisinler (MMP-7, MMP-26).

Bunlar metaloproteinazlardır yapısal olarak diğerlerinden daha basittir. Onlar tümör epitel hücreleri ile ilgilidir.

Membran ile ilişkili metaloproteazlar (MT-MMP)

Bunlar bazal zarların bir parçasıdır. Diğer matris metaloproteinazların proteolitik faaliyetlerine katılırlar..

neprilisinin

Neprilisin, bir katalizör iyonu olarak çinko içeren bir matris metaloproteinazdır. Peptitlerin amino-terminal hidrofobik artıklarda hidrolize edilmesinden sorumludur.

Bu enzim, böbrek, beyin, akciğer, damar düz kasının yanı sıra endotel, kalp, kan, yağ hücreleri ve fibroblastlar dahil olmak üzere çok sayıda organda bulunur..

Neprilisin, vazoaktif peptidlerin metabolik olarak bozunması için esastır. Bu peptitlerin bazıları vazodilatörler gibi davranır, ancak diğerleri vazokonstriktör etkileri gösterir.

Neprisilinin inhibisyonu, anjiyotensin reseptörünün inhibisyonu ile birlikte, kalp yetmezliği olan hastaların tedavisinde çok umut verici bir alternatif tedavi haline gelmiştir..

Diğer matris metaloproteinazlar

Önceki kategorilerin hiçbirine girmeyen bazı metaloproteinazlar var. Bunlara örnek olarak MMP-12; MMP-9; MMP-20; MMP-22; MMP-23 ve MMP-28.

-ADAM proteinleri

ADAM (İngilizce adıyla bir Disintegrin ve Metalloproteaz), metaloproteazlar olarak bilinen bir grup metaloproteinazdır - disintegrinler.

Bunlar, hücrenin bu hücrenin zarı tarafından dışlanan protein kısımlarını kesen veya ortadan kaldıran enzimleri içerir..

Bazı ADAM, özellikle insanlarda, fonksiyonel bir proteaz alanı yoktur. Başlıca işlevleri arasında spermatogenez ve sperm - ovum füzyonu üzerinde etkilidir. Birçok yılan zehirinin önemli bir bileşenidir..

Diğer fonksiyonlar ve değişiklikler

Protein modifikasyonu

Metalloproteinazlar bazı proteinlerin translasyon sonrası işlemlerde modifikasyonuna (olgunlaşmasına) katılabilirler..

Bu, hedef proteinin senteziyle birlikte veya bunun ardından veya işlevini yerine getirdiği son bölgede meydana gelebilir. Bu genellikle, hedef molekülün sınırlı sayıda amino asit kalıntısının bölünmesiyle gerçekleştirilir..

Daha kapsamlı bölünme reaksiyonlarında, beyaz proteinler tamamen bozunabilir.

Sağlık üzerindeki etkiler

Metalloproteinazların işleyişindeki herhangi bir değişikliğin insan sağlığı üzerinde istenmeyen etkileri olabilir. Ek olarak, bazı diğer patolojik süreçler bir şekilde bu önemli enzim grubunun katılımını içerir..

Örneğin, Matrix metaloproteinaz 2, endometriyal kanser de dahil olmak üzere kanser istilası, ilerlemesi ve metastazı açısından önemli bir rol oynar. Diğer durumlarda, MME'lerin homeostazındaki değişiklik artrit, iltihaplanma ve bazı kanser türleriyle ilişkilidir..

Son olarak, metaloproteinazlar, doğada kendilerini üreten kişinin fizyolojisi ile doğrudan ilgili olmayan diğer işlevleri yerine getirir. Bazı hayvanlar için, örneğin, zehirlerin üretimi hayatta kalma modlarında önemlidir..

Aslında, birçok yılan zehiri karmaşık bir biyoaktif bileşik karışımı içerir. Bunlar arasında kanamaya, doku hasarına, ödem, nekroz ve kurbandaki diğer etkilere neden olan birkaç metaloproteinaz vardır..

İlişkili patolojiler

MMP ailesinin enzimlerinin çeşitli hastalıkların gelişimine katıldığı belirlenmiştir; deri hastalıkları, vasküler işlev bozuklukları, siroz, pulmoner amfizem, serebral iskemi, artrit, periodontit ve kanser metastazı.

Matris metaloproteinazlarında meydana gelebilecek çok çeşitli formların, genetik profilde bir değişikliğe yol açacak şekilde genetik düzenleme mekanizmalarının değiştirilmesini destekleyebileceğine inanılmaktadır..

MMP ile ilişkili patolojilerin gelişimini engellemek için, hem doğal hem de yapay farklı metaloproreinaz inhibitörleri kullanılmıştır..

Doğal inhibitörler, balık, yumuşakçalar, algler ve bakteriler dahil olmak üzere çok sayıda deniz organizmasından izole edilmiştir. Diğer yandan, sentetik inhibitörler, genellikle, katalitik metal iyonunu bağlayan ve inaktive eden bir kenetleme grubu içerir. Bununla birlikte, bu tedavilerle elde edilen sonuçlar kesin değildir..

Terapötik kullanımlar

Matris metaloproteinazları, çeşitli terapötik kullanımlara sahiptir. Yanıkları, ayrıca çeşitli ülserleri tedavi etmek için kullanılırlar. Aynı zamanda skar dokusunu ortadan kaldırmak ve organ nakillerinde rejenerasyon sürecini kolaylaştırmak için kullanılmıştır..

referanslar

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walters, P. (2014) Hücrenin moleküler biyolojisi, 6inci Sürümü. Garland Bilim, Taylor ve Francis Grubu. Abingdon-on-Thames, Birleşik Krallık.
  2. Caley, M.P., Martins, V.L.C., O'Toole, E.A. (2015) Metalloproteinazlar ve yara iyileşmesi. Yara Bakımındaki Gelişmeler, 4: 225-234.
  3. Löffek, S., Schilling, O., Franzke, C.-W. (2011) Matris metaloproteinazlarının biyolojik rolü: kritik bir denge. Avrupa Solunum Dergisi, 38: 191-208.
  4. Opalińska, M., Jańska, H. (2018) AAA proteazları: mitokondriyal fonksiyon koruyucuları ve homeostazı. Hücreler, 7: 163. doi: 10.3390 / hücre7100163.
  5. Rima, M., Alavi-Naini, S.M., Karam, M., Sadek, R., Sabatier, J.-M., Fajloun, Z. (2018) Orta Doğu Viperleri: Zengin bir biyoaktif molekül kaynağı. moleküller.