Las proteasas (proteinasas, peptidasas y enzimas proteolíticas) juegan un papel muy importante en la vida humana. Hasta la fecha, se han identificado más de 500 de estas enzimas en el cuerpo humano, que están codificadas por el 2% de todos los genes. La actividad proteolítica se observa en todas las formas de vida y virus.
Clasificación principal
Según el residuo catalítico, las proteasas se pueden dividir en 7 grandes grupos:
- Serina: uso de alcohol de serina.
- Cisteína - el uso de cisteína tiol.
- Treonina - rotación de treonina de alcohol secundario.
- Aspártico - usando ácido aspartato carboxílico.
- Glutámico - utilizando el ácido carboxílico glutamato.
- Metaloproteasa - recambio de metal, generalmente zinc.
- Liasas peptídicas de asparagina: la asparagina se usa para realizar una reacción de exclusión (que no requiere agua).
Las proteasas se agruparon primero en 84 familias según su actividad proteolítica, yclasificado en 4 tipos catalíticos:
- serina;
- cisteína;
- aspártico;
- metal.
Significado
La actividad proteolítica total juega un papel importante en muchos procesos corporales. Estos son la fertilización, la digestión, el crecimiento, la maduración, el envejecimiento e incluso la muerte. Las proteasas regulan muchos procesos fisiológicos controlando la activación de la síntesis y el deterioro de los alimentos proteicos. Desempeñan un papel importante en la reproducción y propagación de virus, bacterias y parásitos y, por lo tanto, son responsables de la transmisión eficiente de enfermedades causadas por sustancias patógenas. Estas enzimas permiten que las células tumorales se dividan, llenen el espacio intercelular y los vasos sanguíneos de los pulmones y se extiendan a otros tejidos del cuerpo.
Funciones biológicas
La actividad proteolítica tiene las siguientes funciones:
- Procesamiento postraduccional. Incluye la eliminación de metionina y/o la conversión de una proteína inactiva o no funcional en una unidad activa.
- Escisión de proteínas precursoras. Esto es necesario para garantizar que la proteasa solo se active en la ubicación y el contexto correctos. Una actividad proteolítica inadecuada puede ser muy dañina para el organismo.
- Degradación de proteínas. Puede ocurrir intracelular o extracelularmente. Realiza una serie de funciones: elimina las proteínas dañadas y anormales; previene su acumulación; sirve para regular los procesos celulares eliminandoenzimas.
- Digestión. Las proteínas obtenidas de los alimentos se descomponen en cadenas peptídicas mediante pepsina, tripsina, quimotripsina y elastasa. Para evitar la activación inapropiada o prematura de las enzimas digestivas (que pueden causar pancreatitis), actúan como un zimógeno inactivo.
Enzimas
Las enzimas proteolíticas se encuentran en bacterias, virus, algunos tipos de algas y plantas. Pero la mayoría de ellos están en animales. Hay varios tipos de actividad proteolítica de las enzimas. Se clasifican según los sitios en los que se cataliza la degradación de las proteínas. Los dos grupos principales son exopéptidos y endopeptidasas. Dentro del cuerpo, los materiales proteicos son inicialmente atacados por la pepsina. Cuando la proteína pasa al intestino delgado, el estómago la digiere parcialmente. Aquí se expone a las enzimas proteolíticas secretadas por el páncreas. Luego, las enzimas pancreáticas se activan en el intestino, convirtiendo las proteínas en aminoácidos que son fácilmente absorbidos por sus paredes. Así, el páncreas está protegido de la autodigestión.
Bacterias
Las proteasas microbianas son uno de los grupos importantes en la producción industrial-comercial de enzimas. Se han realizado estudios para determinar la actividad proteolítica de las bacterias con el fin de dilucidar su papel dentro de la patogénesis de las enfermedades infecciosas. La atención se centró en el examen de las bacterias del ácido láctico de varios yogures y leches fermentadas. Están ampliamente distribuidos en la naturaleza. Estos son los lactobacilos, lactococos, bifidobacterias, estreptococos, enterococos y esporolactobacilos. Se dividen en especies, subespecies, variantes y cepas.
La actividad proteolítica es una característica muy importante de las bacterias del ácido láctico. Las proteasas bacterianas son enzimas que catalizan enlaces peptídicos de hidrólisis en proteínas y polipéptidos. Desempeñan un papel importante en la biotecnología industrial y los productos farmacéuticos. Los estudios han demostrado que 13 cepas tienen actividad proteolítica. Cinco de ellos, a saber, L1, L2, L6, L7, L9 mostraron la mayor actividad.
Peptinas
La actividad proteolítica de la pepsina se mide bajo la influencia de un campo magnético en el cuerpo. La estructura molecular de la pepsina se caracteriza por la simetría D-espacial. La proenzima inactiva pepsinógeno se sintetiza dentro de las células de la mucosa gástrica. También está presente en diversos fluidos biológicos (sangre, orina, líquido seminal y cefalorraquídeo). El pepsinógeno se caracteriza por la activación autocatalítica. Su secreción es estimulada por el nervio vago, fibras simpáticas, gastrina, histamina, secretina y colecistoquinina. La gastrina actúa como estimulador de las células parietales. Este polipéptido existe en 2 formas que contienen 34 y 17 aminoácidos. Las mediciones de la actividad proteolítica de la pepsina en relación con la hemoglobina estándar revelaron cambios similares en la actividad digestiva de la enzima.
Proteólisis y enfermedad
Proteolítico anómaloactividad se asocia con muchas enfermedades. En la pancreatitis, la fuga de proteasas y su activación prematura en el páncreas conduce a la autoignición del páncreas. Las personas con diabetes pueden tener una mayor actividad de los lisosomas y la degradación de ciertas proteínas puede aumentar sustancialmente. Las enfermedades inflamatorias crónicas (artritis reumatoide) pueden provocar la liberación de enzimas lisosomales en el espacio extracelular. Esto destruye los tejidos circundantes. Un desequilibrio entre las proteasas y las antiproteasas puede provocar la destrucción del tejido pulmonar en el enfisema causado por el tabaquismo.
Otras enfermedades incluyen distrofia muscular, degeneración de la piel, enfermedades respiratorias y gastrointestinales, tumores malignos.
Proteólisis no enzimática
El esqueleto de la proteína es muy estable en agua a pH neutro ya temperatura ambiente, aunque la velocidad de hidrólisis de los diferentes enlaces peptídicos puede variar. La vida media de la descomposición del enlace peptídico oscila entre 7 y 350 años.
Los ácidos minerales fuertes pueden hidrolizar fácilmente los enlaces peptídicos de las proteínas. La forma estándar de hidrolizar una proteína es calentarla a 105 °C o sumergirla en ácido clorhídrico durante 24 horas.
Método de determinación
Existen varios métodos para determinar la actividad proteolítica. Por ejemplo, hidrólisis de caseína, hemoglobina o azocaseína. El primer método no es caro, pero la caseína es difícil de disolver. El método de hidrólisis de hemoglobina es más caro. Al usarlo, el sustrato debe ser desnaturalizado. El tercer método evita esto, pero tampoco es barato. El método más rápido y económico es el uso de un sustrato de leche. Incluye menos equipamiento y se puede utilizar en cursos de formación. Basta con leche desnatada y un baño de agua.
Procedimiento experimental
Se añaden dos mililitros de una solución tampón (acetato de sodio pH 5,0 que contiene CaCI2) a 3 mililitros de leche desnatada. Esta mezcla se mantiene a 30 °C en un baño de agua durante 10 minutos. Para ver el proceso de coagulación de la leche, se utiliza una fuente de luz. S alta durante tantos segundos como se necesita para coagular un trozo de leche del tamaño de la cabeza de un alfiler. Un período adecuado para la precisión es entre uno y dos minutos. El bloqueo enzimático se define como la cantidad necesaria para formar el primer fragmento coagulado en un minuto en las condiciones experimentales elegidas.
Proteasas como agentes antivirales
Actualmente, hay una serie de medicamentos aprobados con actividad proteolítica para su uso en el tratamiento de infecciones virales. La mayoría se utilizan principalmente para tratar el virus del herpes, el virus de la inmunodeficiencia humana, las infecciones respiratorias sincitiales y las infecciones por el virus de la influenza A. Estos son análogos de nucleósidos que actúan inhibiendo la síntesis de ADN viral.
La investigación durante la última década ha demostrado que las proteasas son un requisito absoluto en el ciclo de vida de muchos virus. La influencia se produce ya seapor escisión de proteínas precursoras de alto peso molecular para obtener productos funcionales, o por catálisis de proteínas estructurales necesarias para el ensamblaje y morfogénesis de partículas virales.
Hasta la fecha, se han aprobado cuatro inhibidores de la proteasa:
- "Saquinavir" (Invirase, Ro 31-8959).
- Indinavir (Crixivan, MK-639).
- "Ritonavir" (Norvir, AVT-538).
- "Nelfinavir" (Viracept, AG1343).
Otras drogas
Las proteasas de picornavirus constituyen una de las familias más grandes de patógenos humanos médicamente importantes. Los enterovirus están asociados con varios síndromes clínicos, que incluyen enfermedad del tracto respiratorio superior, meningitis aséptica, encefalitis, miocarditis, enfermedades de manos, pies y boca. En este caso, las proteasas ayudarán. Expectorantes con actividad proteolítica:
- "tripsina".
- "Ribonucleasa".
- "Chimozín"
Otro fármaco potencial contra el rinovirus es Pleconaril.
