Proteazlar (proteinazlar, peptidazlar və proteolitik fermentlər) insan həyatında çox mühüm rol oynayır. Bu günə qədər insan orqanizmində bu fermentlərin 500-dən çoxu müəyyən edilmişdir ki, onlar bütün genlərin 2%-i ilə kodlanır. Proteolitik aktivlik bütün həyat formalarında və viruslarda müşahidə olunur.
Əsas təsnifat
Katalitik qalığa əsasən proteazları 7 geniş qrupa bölmək olar:
- Serin - serin spirtinin istifadəsi.
- Sistein - sistein tiolun istifadəsi.
- Treonin - ikinci dərəcəli spirt treoninin dövriyyəsi.
- Aspartik - aspartat karboksilik turşunun istifadəsi.
- Qlutamik - karboksilik turşu qlutamatdan istifadə etməklə.
- Metalloproteaz - metal dövriyyəsi, adətən sink.
- Asparagin peptid liazları - Asparagin istisna reaksiyasını həyata keçirmək üçün istifadə olunur (su tələb olunmur).
Proteazlar ilk olaraq proteolitik fəaliyyətlərinə görə 84 ailədə qruplaşdırılıb və4 katalitik tipə görə təsnif edilir:
- serine;
- sistein;
- aspartik;
- metal.
Məna
Total proteolitik aktivlik bir çox bədən proseslərində mühüm rol oynayır. Bunlar mayalanma, həzm, böyümə, yetişmə, qocalma və hətta ölümdür. Proteazlar zülal qidalarının sintezinin aktivləşməsinə və pisləşməsinə nəzarət etməklə bir çox fizioloji prosesləri tənzimləyir. Virusların, bakteriyaların və parazitlərin çoxalmasında və yayılmasında mühüm rol oynayırlar və buna görə də patogen maddələrin yaratdığı xəstəliklərin səmərəli ötürülməsinə cavabdehdirlər. Bu fermentlər şiş hüceyrələrinin bölünməsinə, ağciyərlərin hüceyrələrarası boşluğu və qan damarlarını doldurmasına və bədənin digər toxumalarına yayılmasına imkan verir.
Bioloji funksiyalar
Proteolitik fəaliyyət aşağıdakı funksiyalara malikdir:
- Tərcümə sonrası emal. Metioninin çıxarılması və/və ya qeyri-aktiv və ya qeyri-funksional zülalın aktiv vahidə çevrilməsi daxildir.
- Sələf zülallarının parçalanması. Bu, proteazın yalnız düzgün yerdə və kontekstdə aktivləşməsini təmin etmək üçün lazımdır. Yanlış proteolitik fəaliyyət bədənə çox zərər verə bilər.
- Protein deqradasiyası. Hüceyrədaxili və ya hüceyrədənkənar ola bilər. Bir sıra funksiyaları yerinə yetirir: zədələnmiş və anormal zülalları çıxarır; onların yığılmasının qarşısını alır; çıxararaq hüceyrə proseslərini tənzimləməyə xidmət edirfermentlər.
- Həzm. Qidadan alınan zülallar pepsin, tripsin, kimotripsin və elastaz tərəfindən peptid zəncirlərinə parçalanır. Həzm fermentlərinin uyğun olmayan və ya vaxtından əvvəl aktivləşməsinin qarşısını almaq üçün (pankreatitə səbəb ola bilər) onlar qeyri-aktiv zimogen kimi fəaliyyət göstərirlər.
Fermentlər
Proteolitik fermentlər bakteriyalarda, viruslarda, bəzi növ yosunlarda və bitkilərdə olur. Lakin onların əksəriyyəti heyvanlardadır. Fermentlərin proteolitik fəaliyyətinin müxtəlif növləri vardır. Onlar zülalların parçalanmasının katalizləşdiyi yerlərə görə təsnif edilirlər. İki əsas qrup ekzopeptidlər və endopeptidazlardır. Bədəndə protein materialları əvvəlcə pepsin tərəfindən hücuma məruz qalır. Protein nazik bağırsağa keçdikdə, mədə tərəfindən qismən həzm olunur. Burada mədə altı vəzinin ifraz etdiyi proteolitik fermentlərə məruz qalır. Sonra mədə altı vəzi fermentləri bağırsaqda aktivləşərək zülalları onun divarları tərəfindən asanlıqla udulan amin turşularına çevirir. Beləliklə, mədə altı vəzi özünü həzm etməkdən qorunur.
Bakteriya
Mikrob proteazları fermentlərin sənaye-kommersiya istehsalında mühüm qruplardan biridir. Bakteriyaların yoluxucu xəstəliklərin patogenezindəki rolunu aydınlaşdırmaq üçün onların proteolitik aktivliyini müəyyən etmək üçün tədqiqatlar aparılmışdır. Əsas diqqət müxtəlif yoqurtlardan və qıcqırdılmış südlərdən süd turşusu bakteriyalarının tədqiqinə yönəldilib. Onlar təbiətdə geniş yayılmışdır. Bunlar laktobakteriyalar, laktokoklar, bifidobakteriyalar, streptokoklar, enterokoklar və sporolaktobakteriyalardır. Onlar növlərə, yarımnövlərə, variantlara və ştamlara bölünür.
Proteolitik aktivlik laktik turşu bakteriyalarının çox vacib xüsusiyyətidir. Bakterial proteazlar zülallarda və polipeptidlərdə hidroliz peptid bağlarını kataliz edən fermentlərdir. Onlar sənaye biotexnologiyasında və əczaçılıqda mühüm rol oynayırlar. Tədqiqatlar göstərdi ki, 13 ştam proteolitik aktivliyə malikdir. Onlardan beşi, yəni L1, L2, L6, L7, L9 ən yüksək aktivlik göstərib.
Peptinlər
Pepsinin proteolitik aktivliyi bədənə maqnit sahəsinin təsiri altında ölçülür. Pepsinin molekulyar quruluşu D-məkan simmetriyası ilə xarakterizə olunur. Qeyri-aktiv proenzim pepsinogen mədə mukozasının hüceyrələrində sintez olunur. O, həmçinin müxtəlif bioloji mayelərdə (qan, sidik, seminal və onurğa beyni mayesi) mövcuddur. Pepsinogen avtokatalitik aktivasiya ilə xarakterizə olunur. Onun ifrazı vagus siniri, simpatik liflər, qastrin, histamin, sekretin və xolesistokinin tərəfindən stimullaşdırılır. Qastrin parietal hüceyrə stimulyatoru kimi çıxış edir. Bu polipeptid 34 və 17 amin turşusu olan 2 formada mövcuddur. Standart hemoglobinə münasibətdə pepsinin proteolitik fəaliyyətinin ölçülməsi fermentin həzm fəaliyyətində oxşar dəyişiklikləri aşkar etdi.
Proteoliz və xəstəlik
Anomal proteolitikfəaliyyət bir çox xəstəliklərlə əlaqələndirilir. Pankreatitdə proteazların sızması və onların mədə altı vəzində vaxtından əvvəl aktivləşməsi pankreasın avtomatik alışmasına səbəb olur. Diabetli insanlarda lizosom aktivliyi arta bilər və müəyyən zülalların deqradasiyası əhəmiyyətli dərəcədə arta bilər. Xroniki iltihablı xəstəliklər (romatoid artrit) lizosomal fermentlərin hüceyrədənkənar boşluğa buraxılmasına səbəb ola bilər. Bu, ətrafdakı toxumaları məhv edir. Proteazlar və antiproteazlar arasında balanssızlıq tütün çəkməyin səbəb olduğu emfizemada ağciyər toxumasının məhvinə səbəb ola bilər.
Digər xəstəliklərə əzələ distrofiyası, dərinin degenerasiyası, tənəffüs və mədə-bağırsaq xəstəlikləri, bədxassəli şişlər daxildir.
Qeyri-enzimatik proteoliz
Protein onurğası neytral pH və otaq temperaturunda suda çox sabitdir, baxmayaraq ki, müxtəlif peptid bağlarının hidroliz sürəti dəyişə bilər. Peptid bağının parçalanmasının yarı ömrü 7 ilə 350 il arasında dəyişir.
Güclü mineral turşular zülallardakı peptid bağlarını asanlıqla hidroliz edə bilir. Zülalı hidroliz etməyin standart yolu onu 105°C-yə qədər qızdırmaq və ya 24 saat ərzində xlorid turşusunda islatmaqdır.
Müəyyənetmə üsulu
Proteolitik aktivliyi təyin etmək üçün bir neçə üsul var. Məsələn, kazein, hemoglobin və ya azokaseinin hidrolizi. Birinci üsul bahalı deyil, lakin kazeini həll etmək çətindir. Hemoqlobinin hidrolizi üsulu daha bahalıdır. Onu istifadə edərkən substrat denatürasiya edilməlidir. Üçüncü üsul bunun qarşısını alır, lakin bu da ucuz deyil. Ən sürətli, bahalı olmayan üsul süd substratının istifadəsidir. Buraya daha az avadanlıq daxildir və təlim kurslarında istifadə edilə bilər. Bunun üçün yağsız süd və su banyosu lazımdır.
Eksperimental prosedur
2 mililitr tampon məhlulu (tərkibində CaCI2 olan natrium asetat pH 5.0) 3 millilitr yağsız südə əlavə edilir. Bu qarışıq su banyosunda 30 ° C-də 10 dəqiqə saxlanılır. Südün laxtalanma prosesini görmək üçün işıq mənbəyi istifadə olunur. Bir sancaq başı böyüklüyündə bir süd parçasının laxtalanması üçün lazım olan qədər saniyə ötür. Dəqiqlik üçün adekvat müddət bir ilə iki dəqiqə arasındadır. Ferment bloku seçilmiş eksperimental şəraitdə bir dəqiqə ərzində ilk laxtalanmış fraqmenti yaratmaq üçün tələb olunan miqdar kimi müəyyən edilir.
Proteazlar antiviral agent kimi
Hazırda viral infeksiyaların müalicəsində istifadə üçün proteolitik aktivliyə malik təsdiq edilmiş bir sıra dərmanlar mövcuddur. Əksəriyyəti əsasən herpesvirus, insan immun çatışmazlığı virusu, respirator sinsitial infeksiyalar və qrip A virusu infeksiyalarının müalicəsində istifadə olunur. Bunlar viral DNT sintezini maneə törədən nukleozid analoqlarıdır.
Son onillikdə aparılan araşdırmalar göstərdi ki, proteazlar bir çox virusların həyat siklinin mütləq tələbidir. Təsir də baş verirfunksional məhsullar əldə etmək üçün yüksək molekulyar ağırlıqlı prekursor zülalların parçalanması və ya viral hissəciklərin yığılması və morfogenezi üçün zəruri olan struktur zülalların katalizi yolu ilə.
Bu günə qədər dörd proteaz inhibitoru təsdiq edilmişdir:
- "Saquinavir" (Invirase, Ro 31-8959).
- Indinavir (Crixivan, MK-639).
- "Ritonavir" (Norvir, AVT-538).
- "Nelfinavir" (Viracept, AG1343).
Digər dərmanlar
Picornavirus proteazları tibbi əhəmiyyətli insan patogenlərinin ən böyük ailələrindən birini təşkil edir. Enteroviruslar müxtəlif klinik sindromlarla, o cümlədən yuxarı tənəffüs yollarının xəstəlikləri, aseptik meningit, ensefalit, miokardit, əl, ayaq və ağız xəstəlikləri ilə əlaqələndirilir. Bu vəziyyətdə proteazlar kömək edəcəkdir. Proteolitik aktivliyə malik ekspektoranlar:
- "Tripsin".
- "Ribonukleaz".
- "Chimozin"
Digər potensial antihinovirus dərmanı Pleconaril-dir.
