Часть 2

ЭКЗОПЕПТИДАЗЫ.

Карбоксипептидазы.

      Синтезируются в поджелудочной железе. Активируются трипсином в кишечнике. Являются металлопротеинами. Гидролизуют пептидные связи на “С”-конце молекулы белка. Бывают 2-х видов: карбоксипептидаза “А” и карбоксипептидаза “В”.

      Карбоксипептидаза “А” отщепляет аминокислоты с ароматическими (циклическими) радикалами, а карбоксипептидаза “В” отщепляет лизин и аргинин.

Аминопептидазы.

      Синтезируются в слизистой оболочке кишечника, активируются трипсином  в кишечнике. Гидролизуют пептидные связи на “N”-конце молекулы белка. Существуют 2 таких фермента: аланинаминопептидаза и лейцинаминопептидаза.

Аланинаминопептидаза отщепляет только аланин, а лейцинаминопептидаза - любые “N”-концевые аминокислоты.

ДИПЕПТИДАЗЫ

Рекомендуемые материалы

      Расщепляют пептидные связи только в дипептидах.

Все описанные ферменты относятся к МАЛОСПЕЦИФИЧНЫМ ПРОТЕИНАЗАМ. Они характерны для желудочно-кишечного тракта.

    Действуя вместе,  они  вызывают  тотальный  протеолиз белковой молекулы до отдельных аминокислот,  которые затем всасываются в кровь из кишечника.

      Всасывание аминокислот происходит путем вторично-активного транспорта вместе с Na⁺(подобно глюкозе).

      Часть аминокислот не всасывается и подвергается процессам гниения с участием микрофлоры  в толстом кишечнике. Продукты гниения аминокислот могут всасываться и попадают в печень, где подвергаются реакциям обезвреживания. Подробнее об этом - смотрите учебник Коровкина, стр. 333-335.

      Малоспецифичные протеиназы встречаются и в лизосомах.

ФУНКЦИИ ЛИЗОСОМАЛЬНЫХ МАЛОСПЕЦИФИЧНЫХ ПРОТЕИНАЗ:

      1. Обеспечивают расщепление чужеродных белков, попавших в клетку.

      2. Обеспечивают тотальный протеолиз собственных белков клетки (особенно при гибели клетки).

      Таким образом, тотальный протеолиз - один из общих биологических процессов, необходимый не только для внутриклеточного пищеварения, но и для обновления стареющих белков клетки, и организма в целом. Но этот процесс находится под строгим контролем, который обеспечивают специальные механизмы, защищающие белки от избыточного действия протеаз.

МЕХАНИЗМЫ, ЗАЩИЩАЮЩИЕ БЕЛКИ ОТ ДЕЙСТВИЯ ПРОТЕИНАЗ:

    1. Защита типа "клетки" - пространственная изоляция протеиназ от тех белков,  на которые  они  могут  подействовать.  Внутриклеточные  протеиназы сосредоточены внутри лизосом и отделены от белков, которые они могут гидролизовать.

    2. Защита типа "намордника". Заключается в том, что протеиназы вырабатываются в виде неактивных предшественников (проферментов): например, пепсиноген (в желудке) трипсиноген и химотрипсиноген (в pancreas) Во всех этих предшественниках активный центр фермента прикрыт фрагментом полипептидной цепи. После гидролиза определенной связи эта цепочка отрывается и фермент становится активным.

      3. Защита типа “кольчуги“. Защита  белка-субстрата путем включения в его молекулу каких-либо химических структур (защитные группы, прикрывающие пептидные связи). Протекает тремя способами:

    а) Гликозилирование белка.  Включение в белок углеводных компонентов. Образуются гликопротеины. Эти углеводные компоненты выполняют некоторые функции (например, рецепторную функцию). Во всех гликопротеинах с помощью углеводной части обеспечивается также защита от действия протеиназ.

      б) Ацетилирование аминогрупп. Присоединение остатков уксусной кислоты к свободным аминогруппам в молекуле белка.

Если протеиназа узнает место своего действия  по  наличию  аминогруппы,  то  появление  ацетильного  остатка  препятствует действию протеиназы на белок.

      в) Амидирование карбоксильной группы. Защитный эффект аналогичен.

г) Фосфорилирование радикалов серина или тирозина

4. Защита типа “сторожа“. Это защита белков с помощью эндогенных ингибиторов   протеиназ.

      Эндогенные ингибиторы протеиназ - это особые белки или пептиды, которые специально вырабатываются в клетке и могут взаимодействовать с протеиназой и блокируют ее. Хотя  в связывании участвуют слабые типы связей, связывание протеиназы с эндогенным ингибитором прочное. Субстраты с высоким сродством к данной потеиназе могут вытеснять ингибитор из его комплекса с протеиназой, и тогда она начинает действовать.  В плазме крови много таких ингибиторов и если появляется протеиназы, то ингибиторы их обезвреживают.

      Обычно такие ингибиторы протеиназ являются специфическими по отношению к определенному классу протеиназ.

Вместе с этой лекцией читают "Логические операции и отношения".

Ингибиторы сериновых  протеиназ.

    Самый активный ингибитор плазмы - альфа₁-антитрипсин.  Его концентрация в крови примерно 35 нмоль/л. Ингибирует в первую очередь эластазу,  а при больших концентрациях ингибитора угнетает трипсин.  Бывает,  что его вырабатывается мало.  Также может нарушаться процессинг этого белка.  В результате он накапливается в гранулах,  но не выделяется в активной форме в кровь.  Это генетический дефект, и у гомозиготных по этому признаку больных могут развиться нарушения со стороны легких, а затем в печени (развиваются эмфизема и гепатит). У гетерозигот - склонность к развитию хронических воспалительных процессов.

      В плазме крови есть и другие ингибиторы сериновых протеиназ: альфа₁-антихимотрипсин, антитромбин, альфа₂-антиплазмин.

Ингибиторы тиоловых протеиназ

    Одним из наиболее важных ингибиторов этой группы - альфа₂- макроглобулин.

      альфа_2­-макроглобулин - универсальный ингибитор (блокирует протеиназы разных типов). Он не блокирует активные центры ферментов,  а лишь захватывает протеиназу в ловушку, которая есть на поверхности макроглобулина. При таком взаимодействии активный центр фермента свободен и низкомолекулярные субстраты продолжают разрушаться протеиназой. Но в "ловушке"  фермент уже не может сблизиться в достаточной степени с белковым субстратом.  То есть альфа₂-макроглобулин не просто ингибитор,  а модулятор субстратной специфичности протеиназ. Если макроглобулин захватывает протеиназу в ловушку, то, например, плазмин, продолжает расщеплять молекулы фибрина (небольших размеров). Как только альфа₂-макроглобулин захватывает в ловушку протеиназу,  то он сразу изменяется  и  в  результате  освобождается участок,  для  которого многие клетки (лейкоциты,  макрофаги) обладают специфическими рецепторами.  Поэтому они связываются с комплексом “альфа₂-макроглобулин-фермент”, фагоцитируют его и в лизосомах поглощенные белки полностью гидролизуются до аминокислот. Поэтому альфа₂-макроглобулин называют еще "чистильщиком". 4% всех белков плазмы приходится на долю альфа₂-макроглобулина,  который по процентному содержанию является вторым после альбумина.  Период полусуществования молекулы альфа₂-макроглобулина составляет около 5-ти минут. Это означает, что за 5 минут обновляется половина содержащегося в плазме крови альфа₂-макроглобулина.