Protease (proteinase, peptidase và enzyme phân giải protein) có vai trò rất quan trọng đối với sự sống của con người. Cho đến nay, hơn 500 loại enzyme này đã được xác định trong cơ thể người, được mã hóa bởi 2% tổng số gen. Hoạt động phân giải protein được quan sát thấy ở tất cả các dạng sống và vi rút.
Phân loại chính
Dựa trên cặn xúc tác, protease có thể được chia thành 7 nhóm lớn:
- Serine - sử dụng rượu serine.
- Cysteine - việc sử dụng cysteine thiol.
- Threonine - doanh thu của rượu thứ cấp threonine.
- Aspartic - sử dụng axit cacboxylic aspartate.
- Glutamic - sử dụng glutamat axit cacboxylic.
- Metalloprotease - kim loại, thường là kẽm.
- Asparagine peptide lyases - Asparagine được sử dụng để thực hiện phản ứng loại trừ (không cần nước).
Protein lần đầu tiên được nhóm thành 84 họ theo hoạt động phân giải protein của chúng, vàđược phân loại dưới 4 loại xúc tác:
- serine;
- cysteine;
- aspartic;
- kim loại.
Có nghĩa là
Tổng số hoạt động phân giải protein đóng một vai trò quan trọng trong nhiều quá trình của cơ thể. Đó là sự thụ tinh, tiêu hóa, tăng trưởng, trưởng thành, già đi và thậm chí là chết. Protein điều chỉnh nhiều quá trình sinh lý bằng cách kiểm soát sự hoạt hóa của quá trình tổng hợp và sự hư hỏng của thực phẩm protein. Chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc sinh sản và lây lan vi rút, vi khuẩn và ký sinh trùng và do đó chịu trách nhiệm về việc lây truyền hiệu quả các bệnh do các chất gây bệnh gây ra. Các enzym này cho phép các tế bào khối u phân chia, lấp đầy không gian gian bào và các mạch máu của phổi, và lây lan đến các mô khác của cơ thể.
Chức năng sinh học
Hoạt động phân giải protein có các chức năng sau:
- Xử lý sau phiên dịch. Bao gồm loại bỏ methionine và / hoặc chuyển đổi một protein không hoạt động hoặc không có chức năng thành một đơn vị hoạt động.
- Tách các protein tiền thân. Điều này là cần thiết để đảm bảo rằng protease chỉ được kích hoạt ở vị trí và bối cảnh chính xác. Hoạt động phân giải protein không đúng cách có thể gây hại cho cơ thể.
- Sự phân huỷ protein. Có thể xảy ra nội bào hoặc ngoại bào. Thực hiện một số chức năng: loại bỏ các protein bị hư hỏng và bất thường; ngăn cản sự tích tụ của chúng; phục vụ để điều chỉnh các quá trình tế bào bằng cách loại bỏcác enzym.
- Tiêu hoá. Protein thu được từ thức ăn được pepsin, trypsin, chymotrypsin và elastase chia thành chuỗi peptit. Để ngăn chặn sự kích hoạt không thích hợp hoặc sớm của các enzym tiêu hóa (có thể gây viêm tụy), chúng hoạt động như một zymogen không hoạt động.
Enzyme
Enzyme phân giải protein có trong vi khuẩn, vi rút, một số loại tảo và thực vật. Nhưng hầu hết chúng đều ở động vật. Có nhiều loại hoạt động phân giải protein của các enzym. Chúng được phân loại theo vị trí xúc tác quá trình phân hủy protein. Hai nhóm chính là exopeptides và endopeptidase. Trong cơ thể, ban đầu các nguyên liệu protein bị pepsin tấn công. Khi protein được đưa vào ruột non, nó sẽ được dạ dày tiêu hóa một phần. Tại đây nó tiếp xúc với các enzym phân giải protein do tuyến tụy tiết ra. Sau đó, các enzym tuyến tụy được kích hoạt trong ruột, chuyển đổi protein thành các axit amin dễ dàng hấp thụ bởi các bức tường của nó. Do đó, tuyến tụy được bảo vệ khỏi quá trình tự tiêu hóa.
Vi khuẩn
Protease vi sinh vật là một trong những nhóm quan trọng trong sản xuất công nghiệp-thương mại của enzyme. Các nghiên cứu đã được thực hiện để xác định hoạt động phân giải protein của vi khuẩn nhằm làm sáng tỏ vai trò của chúng trong cơ chế bệnh sinh của các bệnh truyền nhiễm. Trọng tâm là việc kiểm tra vi khuẩn axit lactic từ các loại sữa chua và sữa lên men. Chúng phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Đó là lactobacilli, lactococci, bifidobacteria, streptococci, enterococci và sporolactobacilli. Chúng được chia thành loài, loài phụ, biến thể và chủng.
Hoạt động phân giải protein là một đặc tính rất quan trọng của vi khuẩn axit lactic. Protease của vi khuẩn là các enzym xúc tác quá trình thủy phân các liên kết peptit trong protein và polypeptit. Chúng đóng một vai trò quan trọng trong công nghệ sinh học công nghiệp và dược phẩm. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng 13 chủng có hoạt tính phân giải protein. Năm trong số chúng, cụ thể là L1, L2, L6, L7, L9 cho thấy hoạt động cao nhất.
Peptins
Hoạt động phân giải protein của pepsin được đo dưới tác động của từ trường lên cơ thể. Cấu trúc phân tử của pepsin được đặc trưng bởi tính đối xứng không gian D. Proenzyme pepsinogen không hoạt động được tổng hợp trong tế bào niêm mạc dạ dày. Nó cũng có trong các chất lỏng sinh học khác nhau (máu, nước tiểu, tinh dịch và dịch não tủy). Pepsinogen được đặc trưng bởi sự hoạt hóa tự xúc tác. Sự bài tiết của nó được kích thích bởi dây thần kinh phế vị, sợi giao cảm, gastrin, histamine, secrettin và cholecystokinin. Gastrin hoạt động như một chất kích thích tế bào thành. Polypeptit này tồn tại ở 2 dạng chứa 34 và 17 axit amin. Các phép đo hoạt động phân giải protein của pepsin liên quan đến hemoglobin tiêu chuẩn cho thấy những thay đổi tương tự trong hoạt động tiêu hóa của enzym.
Phân giải protein và bệnh
Phân giải protein bất thườnghoạt động có liên quan đến nhiều bệnh. Trong bệnh viêm tụy, sự rò rỉ của các protease và sự kích hoạt sớm của chúng trong tuyến tụy dẫn đến việc tuyến tụy tự động bốc cháy. Những người mắc bệnh tiểu đường có thể có hoạt động của lysosome tăng lên và sự phân hủy của một số protein có thể tăng lên đáng kể. Các bệnh viêm mãn tính (viêm khớp dạng thấp) có thể dẫn đến việc giải phóng các enzym lysosome ra không gian ngoại bào. Điều này phá hủy các mô xung quanh. Sự mất cân bằng giữa protease và antiprotease có thể dẫn đến sự phá hủy mô phổi trong bệnh khí thũng do hút thuốc lá.
Các bệnh khác bao gồm chứng loạn dưỡng cơ, thoái hóa da, bệnh đường hô hấp và đường tiêu hóa, khối u ác tính.
Phân giải protein không dùng enzym
Xương sống của protein rất bền trong nước ở pH trung tính và nhiệt độ phòng, mặc dù tốc độ thủy phân của các liên kết peptit khác nhau có thể khác nhau. Chu kỳ bán rã của liên kết peptit từ 7 đến 350 năm.
Axit khoáng mạnh có thể dễ dàng thủy phân các liên kết peptit trong protein. Cách tiêu chuẩn để thủy phân một protein là đun nóng nó đến 105 ° C hoặc ngâm nó trong axit clohydric trong 24 giờ.
Phương pháp xác định
Có một số phương pháp để xác định hoạt tính phân giải protein. Ví dụ: thủy phân casein, hemoglobin hoặc azocasein. Phương pháp đầu tiên không tốn kém, nhưng casein rất khó hòa tan. Phương pháp thủy phân hemoglobin đắt hơn. Khi sử dụng nó, chất nền phải được biến tính. Phương pháp thứ ba tránh được điều này, nhưng nó cũng không hề rẻ. Phương pháp nhanh nhất, không tốn kém là sử dụng kem nền dạng sữa. Nó bao gồm ít thiết bị hơn và có thể được sử dụng trong các khóa đào tạo. Tất cả những gì cần làm là sữa tách béo và ngâm trong nước.
Quy trình thí nghiệm
Hai ml dung dịch đệm (natri axetat pH 5,0 chứa CaCI2) được thêm vào 3 ml sữa tách kem. Hỗn hợp này được giữ ở 30 ° C trong nồi cách thủy trong 10 phút. Để xem quá trình đông tụ sữa, người ta sử dụng nguồn sáng. Nó sẽ bỏ qua bao nhiêu giây để làm đông một miếng sữa có kích thước bằng đầu đinh ghim. Khoảng thời gian thích hợp cho độ chính xác là từ một đến hai phút. Khối enzyme được định nghĩa là lượng cần thiết để tạo thành đoạn đông tụ đầu tiên trong một phút trong các điều kiện thử nghiệm đã chọn.
Proteases như chất chống vi-rút
Hiện nay, có một số loại thuốc có hoạt tính phân giải protein đã được phê duyệt để sử dụng trong điều trị các bệnh nhiễm trùng do virus. Hầu hết được sử dụng chủ yếu để điều trị herpesvirus, vi rút suy giảm miễn dịch ở người, nhiễm trùng hợp bào hô hấp và nhiễm vi rút cúm A. Đây là các chất tương tự nucleoside hoạt động bằng cách ức chế tổng hợp DNA của vi rút.
Nghiên cứu trong thập kỷ qua đã chỉ ra rằng protease là một yêu cầu tuyệt đối trong vòng đời của nhiều loại virus. Ảnh hưởng xảy rabằng cách phân cắt các protein tiền chất có trọng lượng phân tử cao để thu được các sản phẩm chức năng hoặc bằng cách xúc tác các protein cấu trúc cần thiết cho quá trình lắp ráp và hình thành các phần tử virus.
Cho đến nay, bốn chất ức chế protease đã được phê duyệt:
- "Saquinavir" (Invirase, Ro 31-8959).
- Indinavir (Crixivan, MK-639).
- "Ritonavir" (Norvir, AVT-538).
- "Nelfinavir" (Viracept, AG1343).
Thuốc khác
Picornavirus protease tạo thành một trong những họ lớn nhất của các mầm bệnh quan trọng về mặt y tế đối với con người. Enterovirus có liên quan đến các hội chứng lâm sàng khác nhau, bao gồm bệnh đường hô hấp trên, viêm màng não vô khuẩn, viêm não, viêm cơ tim, bệnh tay chân miệng. Trong trường hợp này, protease sẽ giúp ích. Chất mong đợi có hoạt tính phân giải protein:
- "Trypsin".
- "Ribonuclease".
- "Chimozin"
Một loại thuốc kháng virus có tiềm năng khác là Pleconaril.
