Proteaza wewnątrzbłonowa
Proteazy wewnątrzbłonowe ( IMP ), znane również jako proteazy rozszczepiające wewnątrzbłonowo ( I-CLiP ), są enzymami , które mają właściwość rozszczepiania domen transbłonowych integralnych białek błonowych . Wszystkie znane proteazy wewnątrzbłonowe same w sobie są integralnymi białkami błonowymi z wieloma domenami transbłonowymi, a ich miejsca aktywne są ukryte w dwuwarstwie lipidowej błon komórkowych . Proteazy wewnątrzbłonowe są odpowiedzialne za cięcie proteolityczne w błonie śluzowej sygnalizacji komórkowej znany jako regulowana proteoliza wewnątrzbłonowa (RIP).
Proteazy wewnątrzbłonowe nie są ewolucyjnie spokrewnione z klasycznymi proteazami rozpuszczalnymi , ponieważ wyewoluowały swoje miejsca katalityczne na drodze ewolucji zbieżnej .
Chociaż odkryto je dopiero niedawno, proteazy wewnątrzbłonowe cieszą się dużym zainteresowaniem badawczym ze względu na ich główne funkcje biologiczne i znaczenie dla chorób człowieka.
Klasyfikacja
Istnieją cztery grupy proteaz wewnątrzbłonowych, wyróżniające się mechanizmem katalitycznym :
- Metaloproteazy : proteaza Site-2 (S2P) i proteazy podobne do S2P
- Proteazy aspartylowe : ta grupa obejmuje prezenilinę , aktywną podjednostkę sekretazy gamma i peptydaz sygnałowych (SPP) oraz proteazy podobne do SPP, które są daleko spokrewnione z prezeniliną, ale mają przeciwną orientację błony
- Proteazy serynowe : proteazy romboidalne
- Proteazy glutamylowe : znany jest tylko jeden przykład, Rce1.
Struktura
Proteazy wewnątrzbłonowe są integralnymi białkami błonowymi , które są politopowymi białkami transbłonowymi z wieloma helisami przezbłonowymi . Ich miejsca aktywne znajdują się w helisach transbłonowych i tworzą środowisko wodne w obrębie hydrofobowej dwuwarstwy lipidowej . Uważa się, że większość proteaz wewnątrzbłonowych działa jako monomery, z godnym uwagi wyjątkiem preseniliny , która jest aktywna tylko w kompleksie białkowym gamma-sekretazy .
Przykłady wszystkich czterech grup proteaz wewnątrzbłonowych scharakteryzowano strukturalnie za pomocą krystalografii rentgenowskiej lub mikroskopii krioelektronowej .
Aktywność enzymatyczna
Trzy z czterech grup proteaz wewnątrzbłonowych rozszczepiają swoje substraty w domenach transbłonowych , a wiązanie rozszczepialne znajduje się wewnątrz błony. Pozostała grupa, proteazy glutamylowe Rce1, rozszczepia C-koniec białek CAAX. Kinetyka proteaz wewnątrzbłonowych jest generalnie wolniejsza niż proteaz rozpuszczalnych. Specyficzność substratowa nie jest dobrze poznana i różni się znacznie między enzymami, z gamma-sekretazą kompleks w szczególności znany ze swojej rozwiązłości substratów. Doniesiono, że zarówno proteaza romboidalna, jak i gamma-sekretaza mają niezwykły mechanizm rozpoznawania substratu, odróżniając substraty od niesubstratów dopiero po utworzeniu kompleksu białkowego, co powoduje ich powolną kinetykę enzymatyczną.
Dystrybucja
Proteazy wewnątrzbłonowe występują we wszystkich domenach życia , a wszystkie cztery grupy są szeroko rozpowszechnione. U eukariontów wszystkie organelle związane z błoną, z wyjątkiem peroksysomów , mają co najmniej jedną proteazę wewnątrzbłonową.
Odkrycie
Chociaż rozpuszczalne proteazy należą do najwcześniejszych i najlepiej scharakteryzowanych enzymów, proteazy wewnątrzbłonowe odkryto stosunkowo niedawno. Proteoliza wewnątrzbłonowa została zaproponowana w latach 90. XX wieku przez naukowców badających chorobę Alzheimera , takich jak Dennis Selkoe , jako możliwy mechanizm przetwarzania białka prekursorowego amyloidu . Możliwość hydrolizy w obrębie membrany hydrofobowej była początkowo kontrowersyjna. Pierwszą proteazą wewnątrzbłonową, którą zidentyfikowano eksperymentalnie, była proteaza miejsca 2 w 1997 r.
