Enteropeptydaza
| enteropeptydaza | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Struktura krystaliczna enteropeptydazy z inhibitorem
| |||||||||
| Identyfikatory | |||||||||
| nr WE | 3.4.21.9 | ||||||||
| nr CAS | 9014-74-8 | ||||||||
| Bazy danych | |||||||||
| IntEnz | Widok IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Wpis BRENDY | ||||||||
| ExPASy | Widok NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Wpis KEGG | ||||||||
| MetaCyc | szlak metaboliczny | ||||||||
| PRYM | profil | ||||||||
| Struktury PDB | RCSB PDB PDBe PDB suma | ||||||||
| Ontologia genów | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| proteaza, seryna, 7 (enteropeptydaza) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identyfikatory | |||||||
| Symbol | TMPRSS15 | ||||||
| gen NCBI | 5651 | ||||||
| HGNC | 9490 | ||||||
| OMIM | 606635 | ||||||
| RefSeq | NM_002772 | ||||||
| UniProt | P98073 | ||||||
| Inne dane | |||||||
| Umiejscowienie | Chr. 21 q21 | ||||||
| |||||||
Enteropeptydaza (zwana także enterokinazą ) jest enzymem wytwarzanym przez komórki dwunastnicy i bierze udział w trawieniu u ludzi i innych zwierząt. Enteropeptydaza przekształca trypsynogen ( zymogen ) w jego aktywną postać trypsynę , co powoduje późniejszą aktywację enzymów trawiennych trzustki . Brak enteropeptydazy powoduje upośledzenie trawienia jelitowego.
Enteropeptydaza jest proteazą serynową ( EC 3.4.21.9 ) składającą się z łańcucha ciężkiego połączonego wiązaniami dwusiarczkowymi o masie cząsteczkowej 82-140 kDa, który zakotwicza enterokinazę w błonie rąbka szczoteczkowego jelita oraz łańcucha lekkiego o masie 35-62 kDa, który zawiera podjednostkę katalityczną. Enteropeptydaza jest częścią klanu chymotrypsyny proteaz serynowych i jest strukturalnie podobna do tych białek.
Znaczenie historyczne
Enteropeptydaza została odkryta przez Iwana Pawłowa , który w 1904 roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za badania nad fizjologią przewodu pokarmowego . Jest to pierwszy znany enzym aktywujący inne enzymy i pozostaje niezwykłym przykładem tego, jak proteazy serynowe zostały stworzone do regulacji szlaków metabolicznych. Obojętna funkcja enzymów trawiennych w trzustce była znana w porównaniu z ich silną aktywnością w jelicie , ale podstawa tej różnicy była nieznana. W 1899 roku uczeń Pawłowa, NP Schepwalnikow, wykazał, że psie wydzieliny z dwunastnicy dramatycznie stymulują aktywność trawienną enzymów trzustkowych, zwłaszcza trypsynogenu. Substancja czynna została uznana za specjalny enzym w jelicie, który może aktywować inne enzymy. Pawłow nazwał ją enterokinazą. Debata na temat tego, czy enterokinaza była kofaktorem, czy enzymem, została rozwiązana przez Kunitza, który wykazał, że aktywacja trypsynogenu przez enterokinazę była katalityczna. W latach pięćdziesiątych XX wieku wykazano, że trypsynogen bydła jest aktywowany autokatalitycznie przez rozszczepienie N-końcowego heksapeptydu . Dokładniejsza IUBMB , enteropeptydaza, istnieje od 1970 r. Jednak pierwotna nazwa „enterokinaza” ma długą historię i pozostaje w powszechnym użyciu.
Struktura enzymu
Enteropeptydaza to przezbłonowa proteaza serynowa typu II (TTSP) zlokalizowana na rąbku szczoteczkowym błony śluzowej dwunastnicy i jelita czczego , syntetyzowana jako zymogen, proenteropeptydaza, która wymaga aktywacji przez duodenazę lub trypsynę. TTSP są syntetyzowane jako jednołańcuchowe zymogeny z N-końcowymi propeptydowymi o różnej długości. Enzymy te są aktywowane przez rozszczepienie po stronie karboksylowej lizyny lub argininy obecnych w wysoce konserwatywnym motywie aktywacyjnym. Przewiduje się, że po aktywacji TTSP pozostaną związane z błoną przez konserwatywne wiązanie dwusiarczkowe łączące domeny pro- i katalityczne.
W przypadku enteropeptydazy bydlęcej pierwotny produkt translacji zawiera 1035 reszt o oczekiwanej masie 114,9 kDa. Wykryta masa pozorna około 160 kDa jest zgodna z określoną zawartością węglowodanów 30 - 40%, przy równych ilościach cukrów obojętnych i aminocukrowych. Miejsce cięcia aktywacyjnego po Lys800 rozdziela łańcuchy ciężkie i lekkie dojrzałej enteropeptydazy bydlęcej. Istnieje 17 potencjalnych miejsc N- glikozylacji w łańcuchu ciężkim i trzy w łańcuchu lekkim; większość z nich jest zachowana u innych gatunków. Łańcuch ciężki ma sekcję hydrofobową w pobliżu N-końca, która podtrzymuje kotwicę transbłonową. Łańcuch ciężki wpływa na specyficzność enteropeptydazy. Natywna enteropeptydaza jest oporna na inhibitor trypsyny sojowej. Jednak wyizolowany łańcuch lekki jest subtelny, niezależnie od tego, czy jest wytwarzany przez ograniczoną redukcję naturalnego białka, czy przez mutagenezę i ekspresję w komórkach COS . Natywna enteropeptydaza i wyizolowany łańcuch lekki mają podobną aktywność wobec Gly-(Asp)4-Lys-NHNap, ale wydzielony łańcuch lekki ma wyraźnie zmniejszoną aktywność wobec trypsynogenu. Analogiczny selektywny defekt w rozpoznawaniu trypsynogenu można wytworzyć w dwułańcuchowej enteropeptydazie przez ogrzewanie lub acetylację. To zachowanie sugeruje, że centrum katalityczne i jedno lub więcej drugorzędowych miejsc wiązania substratu są niezbędne do optymalnego rozpoznania trypsynogenu.
Działalność
Pomimo swojej alternatywnej nazwy (enterokinaza), enteropeptydaza jest proteazą serynową, która katalizuje hydrolizę wiązań peptydowych w białkach i, w przeciwieństwie do innych kinaz , nie katalizuje przenoszenia grup fosforanowych. Enteropeptydaza wykazuje działanie podobne do trypsyny , rozszczepiając białka po lizynie w określonym miejscu rozszczepienia ( Asp -Asp-Asp-Asp-Lys). To rozszczepienie powoduje niezależną od trypsyny aktywację innych zymogenów trzustkowych, takich jak chymotrypsynogen, proelastaza, prokarboksypeptydaza i prolipaza w świetle jelita. Ponieważ region pro trypsynogenu zawiera tę sekwencję, enteropeptydaza katalizuje jego aktywację in vivo :
trypsynogen → trypsyna + proregion ( Val -Asp-Asp-Asp-Asp-Lys)
Genetyka i znaczenie choroby
gen TMPRSS15 (znany również jako ENTK, a wcześniej jako PRSS7 ) na chromosomie 21q21 . Niektóre nonsensowne i zmiany ramki odczytu w tym genie prowadzą do rzadkiego zaburzenia recesywnego charakteryzującego się poważnym brakiem rozwoju u dotkniętych niemowląt, z powodu niedoboru enteropeptydazy. Ekspresja mRNA enteropeptydazy jest ograniczona do bliższej części jelita cienkiego, a białko znajduje się w enterocytach dwunastnicy i bliższej części jelita czczego. Po wydzieleniu z trzustki do dwunastnicy trypsynogen napotyka enteropeptydazę i ulega aktywacji. Trypsyna następnie rozszczepia i aktywuje inne zymogeny proteaz serynowych trzustki (chymotrypsynogen i proelastazy), zymogeny metaloproteaz (prokarboksypeptydazy) i prolipazy. Dzięki tej prostej, dwuetapowej kaskadzie niszcząca aktywność tych hydrolaz trawiennych ogranicza się do światła jelita. Fizjologiczne znaczenie tego szlaku jest wykazane przez ciężkie zaburzenia wchłaniania jelitowego spowodowane wrodzonym niedoborem enteropeptydazy. Ten stan może zagrażać życiu, ale reaguje na doustną suplementację ekstraktem z trzustki.
Aplikacje
Specyficzność enteropeptydazy czyni ją idealnym narzędziem w zastosowaniach biochemicznych; białko fuzyjne zawierające C-końcowy znacznik powinowactwa (taki jak poli- His ) połączony przez tę sekwencję może być cięte przez enteropeptydazę w celu uzyskania białka docelowego po oczyszczeniu białka . I odwrotnie, N-końcowa prosekwencja proteaz, która musi zostać rozszczepiona przed aktywacją, może zostać zmutowana, aby umożliwić aktywację enteropeptydazą.
Linki zewnętrzne
- Enteropeptydaza w US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
