МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗЕ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ФУНКЦИЈЕ И ВРСТЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

У металопротеиназе или металопротеазе су ензими који деградирају протеине и захтевају присуство атома металног да поседују активност. Извршни део свих активности које ћелија обавља је ензимима.

Иако многи протеини играју структуралну улогу, велики број, ако не и већина, показује неку каталитичку активност. Група ових ензима одговорна је за разградњу осталих протеина.

Структура металопротеина ММП2. Преузето и уређено од Емв-а, са Викимедиа Цоммонс.

Колективно ови ензими називају се протеиназе или протеазе. Групе протеаза за које је потребан активан метални атом називамо металопротеиназама.

Карактеристике

Протеазе, генерално, испуњавају важну и бројну групу задатака у ћелији. Највише глобални задатак од свих је омогућити промет протеина присутних у ћелији.

Односно, елиминишите старе протеине и омогућите њихову замену новим протеинима. Нови протеини се синтетишу де ново на рибосомима током процеса превођења.

Најважнија улога металопротеиназа је нарочито да регулишу понашање ћелије. То се постиже овом посебном групом протеаза контролом присуства и временом присуства транскрипционих регулатора, посредника одговора, рецептора, протеина структурне мембране и унутрашњих органела, итд.

У зависности од њиховог начина разградње, протеазе, укључујући металопротеиназе, класификују се у ендопротеазе (металоендопротеазе) или егзопротеазе (металоексопротеазе).

Бивши разграђују протеине са једног краја протеина (тј. Амино или карбоксил). Ендопротеазе, с друге стране, сече протеине са одређеном специфичношћу.

Опште карактеристике металопротеиназа

Металлопротеиназе су можда најразноврснија група протеаза од шест који постоје. Протеазе су класификоване према каталитичком механизму. Ове групе су протеазе цистеин, серин, треонин, аспартанска киселина, глутаминска киселина и металопротеиназе.

Све металопротеиназе захтевају атом метала да изврши свој каталитички рез. Метали присутни у металопротеиназама углавном укључују цинк, али остале металопротеиназе користе кобалт.

Да би обавио своју функцију, атом метала мора бити координирано сложен према протеину. То се постиже кроз четири контактне тачке.

Три од њих користе једну од набијених аминокиселина хистидин, лизин, аргинин, глутамат или аспартат. Четврта тачка координације прави се молекулом воде.

Класификација

Међународна унија за биохемију и молекуларну биологију успоставила је систем класификације ензима. У овом систему ензими су идентификовани словима ЕЦ и системом кодирања од четири броја.

Први број идентифицира ензиме према механизму њиховог дјеловања и дијели их у шест великих класа. Други број раздваја их према подлози на којој делују. Друга два броја врше још одређенија подела.

Пошто металопротеиназе катализују реакције хидролизе, према овом класификационом систему се идентификује са бројем ЕЦ4. Поред тога, припадају поткласи 4, у којој су смештене све хидролазе које делују на пептидне везе.

Металлопротеиназе, попут осталих протеиназа, могу се класификовати према месту полипептидног ланца који нападају.

-Ексопептидазе металопротеиназе

Они делују на пептидне везе терминалних аминокиселина полипептидног ланца. Овде су укључене све металопротеиназе које имају два каталитичка јона метала и неке са једним металним јоном.

-Металопротеиназе ендопептидазе

Они делују на било коју пептидну везу унутар полипептидног ланца што резултира у два молекула полипептида мање молекуларне тежине.

Многе металопротеиназе са једним каталитичким металним јоном делују на овај начин. Ово укључује матричне металопротеиназе и АДАМ протеине.

Матричне металопротеиназе (ММП)

Они су ензими способни да делују каталитички на неке компоненте ванћелијског матрикса. Изванстанични матрикс је скуп свих супстанци и материјала који су део ткива и који се налазе на спољној страни ћелија.

Они су велика група ензима присутних у физиолошким процесима и учествују у морфолошким и функционалним променама многих ткива.

На пример, у скелетним мишићима, они играју веома важну улогу у формирању, преуређивању и регенерацији мишићног ткива. Такође делују на различите врсте колагена присутне у ванћелијском матриксу.

Колагеназе (ММП-1, ММП-8, ММП-13, ММП-18)

Хидролитички ензими који делују на колаген типа И, ИИ и ИИИ који се налазе између ћелија. Производ катаболизма ових супстанци добија се денатурирани колаген или желатина.

Код кичмењака, овај ензим производе различите ћелије, попут фибробласта и макрофага, као и ћелије епитела. Такође могу деловати на остале молекуле ванћелијског матрикса.

Желатиназе (ММП-2, ММП-9)

Помажу у процесу катаболизма колагена типа И, ИИ и ИИИ. Такође делују на денатурирани колаген или желатину добијене након деловања колагеназа.

Стромалисинс (ММП-3, ММП-10, ММП-11)

Они делују на колагене типа ИВ и остале молекуле изванстаничне матрице повезане са колагеном. Његова активност на желатини је ограничена.

Стромалисин Структура ММП3 матрикс металопротеиназе. Преузето и уређено од Емв-а, са Викимедиа Цоммонс.

Матрилисини (ММП-7, ММП-26)

Ово су део подрумских мембрана. Учествују у протеолитичким активностима других металопротеиназа у матриксу.

Неприлисин

Неприлисин је матрична металопротеиназа која има цинк као јон катализатора. Одговорна је за хидролизу пептида у амино-терминалном хидрофобном остатку.

Овај ензим се налази у многим органима, укључујући бубрег, мозак, плућа, васкуларне глатке мишиће, као и у ендотелном, срчаном, крвном, масном ћелији и фибробластима.

Неприлисин је неопходан за метаболичку разградњу вазоактивних пептида. Неки од ових пептида делују као вазодилататори, али други имају вазоконстрикторне ефекте.

Инхибиција неприсилина, заједно са инхибицијом ангиотензинског рецептора, постала је веома обећавајућа алтернативна терапија у лечењу пацијената са затајењем срца.

Остале матриксне металопротеиназе

Постоје неке металопротеиназе које не спадају у ниједну од горе наведених категорија. Пример за њих имамо ММП-12; ММП-9; ММП-20; ММП-22; ММП-23 и ММП-28.

-АДАМ Протеини

АДАМ-ови (А Дезинтегрин и Металлопротеаза, на енглеском језику) су група металопротеиназа, позната као металопротеазе - дезинтегрини.

Ту спадају ензими који режу или уклањају делове протеина који су из ћелије искључени ћелијском мембраном.

Неким АДАМ-овима, посебно код људи, недостаје функционални домен протеазе. Његове главне функције укључују деловање на сперматогенезу и фузију сперматозоида. Важна су компонента отрова многих змија.

Остале функције и измјене

Модификација протеина

Металлопротеиназе могу учествовати у модификацији (сазревању) неких протеина у пост-транслацијским процесима.

То се може догодити истовремено са или после синтезе циљног протеина или на крајњем месту где борави да би вршио своју функцију. Ово се генерално постиже цепањем ограниченог броја аминокиселинских остатака из циљног молекула.

У опсежнијим реакцијама цепања, циљни протеини могу се потпуно разградити.

Утицаји на здравље

Свака промена у функцији металопротеиназа може имати нежељене ефекте на здравље људи. Поред тога, неки други патолошки процеси укључују на неки начин учешће ове важне групе ензима.

Матрична металопротеиназа 2, на пример, игра важну улогу у инвазији, прогресији и метастазирању рака, укључујући рак ендометрија. У другим случајевима, промена ММЕ хомеостазе повезана је са артритисом, упалом и неким врстама рака.

Коначно, металопротеиназе испуњавају друге функције у природи које нису директно повезане са физиологијом појединца који их производи. На примјер, за неке животиње, производња отрова је важна у њиховом начину преживљавања.

У ствари, отров многих змија садржи сложену мешавину биоактивних једињења. Међу њима је неколико металопротеиназа које узрокују крварење, оштећење ткива, едеме, некрозу, између осталих ефеката на жртву.

Придружене патологије

Могуће је утврдити да ензими породице ММП учествују у развоју различитих болести; кожне болести, васкуларне дисфункције, цироза, плућни емфизем, церебрална исхемија, артритис, пародонтитис и метастазе рака, између осталих.

Верује се да велика разноликост облика који се могу јавити у матрикс металопротеиназама може погодовати промени различитих механизама генетске регулације, што доводи до промене генетског профила.

Да би се инхибирао развој патологија повезаних са ММП, коришћени су различити инхибитори металопреиназе, природни и вештачки.

Природни инхибитори су изоловани из бројних морских организама, укључујући рибе, мекушце, алге и бактерије. Синтетички инхибитори, са своје стране, углавном садрже хелатну групу која везује и инактивира каталитички метални јон. Резултати добијени овим терапијама, међутим, нису коначни.

Терапеутске употребе

Матрикс металопротеиназе имају неколико терапијских употреба. Користе се за лечење опекотина, као и разних врста чира. Такође се користе за уклањање ожиљака и олакшавање процеса регенерације код трансплантације органа.

Референце

1. Албертс, Б., Јохнсон, А., Левис, Ј., Рафф М, Робертс, К. Валтерс, П. (2014) Молецулар Биологи оф тхе Целл, 6 ^тх Едитион. Гарланд Сциенце, Таилор & Францис Гроуп. Абингдон-он-Тхамес, Велика Британија.
2. Цалеи, МП, Мартинс, ВЛЦ, О'Тооле, ЕА (2015) Металлопротеиназе и зацељивање рана. Напредак у нези рана, 4: 225-234.
3. Лоффек, С., Сцхиллинг, О., Франзке, Ц.-В. (2011) Биолошка улога матриксних металопротеиназа: критична равнотежа. Европски респирацијски часопис, 38: 191-208.
4. Опалинска, М., Јанска, Х. (2018) ААА протеазе: чувари митохондријске функције и хомеостазе. Ћелије, 7: 163. дои: 10,3390 / ћелије7100163.
5. Рима, М., Алави-Наини, СМ, Карам, М., Садек, Р., Сабатиер, Ј.-М., Фајлоун, З. (2018) Виперси са Блиског Истока: богат извор биоактивних молекула. Молекуле.