Proteases (protini, peptidasi na vimeng'enya vya proteolytic) huchukua jukumu muhimu sana katika maisha ya binadamu. Hadi sasa, zaidi ya 500 ya enzymes hizi zimetambuliwa katika mwili wa binadamu, ambazo zimefungwa na 2% ya jeni zote. Shughuli ya protini huzingatiwa katika aina zote za maisha na virusi.
Ainisho kuu
Kulingana na mabaki ya kichocheo, protease zinaweza kugawanywa katika vikundi 7 vikubwa:
- Serine - matumizi ya pombe ya serine.
- Cysteine - matumizi ya cysteine thiol.
- Threonine - mauzo ya pombe ya pili ya threonine.
- Aspartic - kwa kutumia aspartate carboxylic acid.
- Glutamic - kwa kutumia asidi ya kaboksili glutamate.
- Metalloprotease - mauzo ya chuma, kwa kawaida zinki.
- Asparagine peptide lyases - Asparagine hutumika kutekeleza athari ya kutengwa (haitaji maji).
Waprotease waliwekwa katika kundi la kwanza katika familia 84 kulingana na shughuli zao za protini, naimeainishwa chini ya aina 4 za kichocheo:
- serine;
- cysteine;
- aspartic;
- chuma.
Maana
Jumla ya shughuli za proteolytic ina jukumu muhimu katika michakato mingi ya mwili. Hizi ni mbolea, mmeng'enyo wa chakula, ukuaji, kukomaa, kuzeeka na hata kifo. Proteases hudhibiti michakato mingi ya kisaikolojia kwa kudhibiti uanzishaji wa usanisi na kuzorota kwa vyakula vya protini. Wanafanya jukumu muhimu katika uzazi na kuenea kwa virusi, bakteria na vimelea na kwa hiyo ni wajibu wa maambukizi ya ufanisi ya magonjwa yanayosababishwa na vitu vya pathogenic. Vimeng'enya hivi huruhusu seli za uvimbe kugawanyika, kujaza nafasi kati ya seli na mishipa ya damu ya mapafu, na kuenea kwa tishu nyingine za mwili.
Utendaji wa kibayolojia
Shughuli ya protini ina vitendaji vifuatavyo:
- Uchakataji baada ya kutafsiri. Inajumuisha kuondolewa kwa methionine na/au ubadilishaji wa protini isiyotumika au isiyofanya kazi hadi kitengo amilifu.
- Kupasuka kwa protini za awali. Hii ni muhimu ili kuhakikisha kuwa protease inawashwa katika eneo na muktadha sahihi pekee. Shughuli isiyofaa ya protini inaweza kudhuru sana mwili.
- Uharibifu wa protini. Inaweza kutokea ndani ya seli au nje ya seli. Inafanya idadi ya kazi: huondoa protini zilizoharibiwa na zisizo za kawaida; inazuia mkusanyiko wao; hutumikia kudhibiti michakato ya seli kwa kuondoavimeng'enya.
- Umeng'enyaji chakula. Protini zilizopatikana kutoka kwa chakula huvunjwa katika minyororo ya peptidi na pepsin, trypsin, chymotrypsin na elastase. Ili kuzuia uanzishaji usiofaa au mapema wa vimeng'enya vya usagaji chakula (vinavyoweza kusababisha kongosho), hufanya kama zimojeni isiyofanya kazi.
Enzymes
Enzymes za proteolytic hupatikana katika bakteria, virusi, baadhi ya aina za mwani na mimea. Lakini wengi wao ni katika wanyama. Kuna aina mbalimbali za shughuli za proteolytic ya enzymes. Zimeainishwa kulingana na maeneo ambayo mgawanyiko wa protini huchochewa. Vikundi viwili kuu ni exopeptides na endopeptidases. Ndani ya mwili, nyenzo za protini hushambuliwa hapo awali na pepsin. Protini inapopitishwa kwenye utumbo mwembamba, humeng’enywa kwa sehemu na tumbo. Hapa inakabiliwa na enzymes ya proteolytic iliyofichwa na kongosho. Kisha vimeng'enya vya kongosho huamilishwa kwenye utumbo, na kugeuza protini kuwa asidi ya amino ambayo hufyonzwa kwa urahisi na kuta zake. Kwa hivyo, kongosho inalindwa dhidi ya usagaji chakula yenyewe.
Bakteria
Microbial proteases ni mojawapo ya makundi muhimu katika utengenezaji wa vimeng'enya kibiashara na kibiashara. Uchunguzi umefanywa ili kuamua shughuli ya proteolytic ya bakteria ili kufafanua majukumu yao ndani ya pathogenesis ya magonjwa ya kuambukiza. Mtazamo ulikuwa kwenye uchunguzi wa bakteria ya lactic acid kutoka kwa mtindi mbalimbali na maziwa yaliyochachushwa. Wao husambazwa sana katika asili. Hizi ni lactobacilli, lactococci, bifidobacteria, streptococci, enterococci na sporolactobacilli. Zimegawanywa katika spishi, spishi ndogo, lahaja na aina.
Shughuli ya protini ni sifa muhimu sana ya bakteria ya lactic acid. Proteasi za bakteria ni vimeng'enya ambavyo huchochea vifungo vya peptidi ya hidrolisisi katika protini na polipeptidi. Wanachukua jukumu muhimu katika teknolojia ya viwandani na dawa. Uchunguzi umeonyesha kuwa aina 13 zina shughuli ya proteolytic. Tano kati ya hizo, yaani L1, L2, L6, L7, L9 zilionyesha shughuli ya juu zaidi.
Peptini
Shughuli ya proteolytic ya pepsin hupimwa kwa ushawishi wa uga wa sumaku kwenye mwili. Muundo wa molekuli ya pepsin ina sifa ya ulinganifu wa D-spatial. Proenzyme ya pepsinogen isiyofanya kazi imeundwa ndani ya seli za mucosa ya tumbo. Pia iko katika maji mbalimbali ya kibiolojia (damu, mkojo, seminal na cerebrospinal fluid). Pepsinogen ina sifa ya uanzishaji wa kiotomatiki. Usiri wake huchochewa na ujasiri wa vagus, nyuzi za huruma, gastrin, histamine, secretin, na cholecystokinin. Gastrin hufanya kama kichocheo cha seli ya parietali. Polypeptidi hii ipo katika aina 2 zenye 34 na 17 amino asidi. Vipimo vya shughuli ya proteolytic ya pepsin kuhusiana na himoglobini ya kawaida vilifichua mabadiliko sawa katika shughuli ya umeng'enyaji wa kimeng'enya.
Proteolysis na ugonjwa
Proteolytic isiyo ya kawaidashughuli inahusishwa na magonjwa mengi. Katika kongosho, kuvuja kwa proteni na uanzishaji wao wa mapema kwenye kongosho husababisha kuwaka kiotomatiki kwa kongosho. Watu wenye ugonjwa wa kisukari wanaweza kuwa na shughuli za lysosome zilizoongezeka na uharibifu wa protini fulani unaweza kuongezeka kwa kiasi kikubwa. Magonjwa ya uchochezi ya muda mrefu (arthritis ya rheumatoid) yanaweza kusababisha kutolewa kwa enzymes ya lysosomal kwenye nafasi ya ziada ya seli. Hii huharibu tishu zinazozunguka. Kukosekana kwa usawa kati ya proteases na antiproteases kunaweza kusababisha uharibifu wa tishu za mapafu katika emphysema unaosababishwa na uvutaji wa tumbaku.
Magonjwa mengine ni pamoja na kuharibika kwa misuli, kuzorota kwa ngozi, magonjwa ya kupumua na utumbo, uvimbe mbaya.
Proteolysis isiyo ya enzymatic
Uti wa mgongo wa protini ni thabiti sana katika maji yenye pH ya ndani na halijoto ya chumba, ingawa kasi ya hidrolisisi ya vifungo tofauti vya peptidi inaweza kutofautiana. Nusu ya maisha ya kuharibika kwa dhamana ya peptidi ni kati ya miaka 7 hadi 350.
Asidi kali za madini zinaweza kuhairisha vifungo vya peptidi katika protini kwa urahisi. Njia ya kawaida ya hidrolisisi ya protini ni kuipasha joto hadi 105°C au loweka katika asidi hidrokloriki kwa saa 24.
Njia ya uamuzi
Kuna mbinu kadhaa za kubainisha shughuli za protini. Kwa mfano, hidrolisisi ya casein, hemoglobin au azocasein. Njia ya kwanza si ya gharama kubwa, lakini casein ni vigumu kufuta. Njia ya hidrolisisi ya hemoglobini ni ghali zaidi. Wakati wa kuitumia, substrate lazima ibadilishwe. Njia ya tatu inaepuka hii, lakini pia sio nafuu. Njia ya haraka zaidi, isiyo ya gharama kubwa ni matumizi ya substrate ya maziwa. Inajumuisha vifaa vidogo na inaweza kutumika katika kozi za mafunzo. Kinachohitajika ni maziwa ya skimmed na kuoga maji.
Taratibu za majaribio
Mililita mbili za mmumunyo wa bafa (acetate ya sodiamu pH 5.0 iliyo na CaCI2) huongezwa kwa mililita 3 za maziwa ya skimmed. Mchanganyiko huu huhifadhiwa kwa joto la 30 ° C katika umwagaji wa maji kwa dakika 10. Ili kuona mchakato wa kuganda kwa maziwa, chanzo cha mwanga hutumiwa. Huruka kwa sekunde nyingi kadri inavyochukua ili kugandisha kipande cha maziwa chenye ukubwa wa pini. Kipindi cha kutosha cha usahihi ni kati ya dakika moja na mbili. Kizuizi cha enzyme kinafafanuliwa kuwa kiasi kinachohitajika kuunda kipande cha kwanza kilichoganda katika dakika moja chini ya hali ya majaribio iliyochaguliwa.
Proteases kama mawakala wa kuzuia virusi
Kwa sasa, kuna idadi ya dawa zilizoidhinishwa zenye shughuli ya protini kwa ajili ya matumizi ya kutibu maambukizi ya virusi. Nyingi zaidi hutumiwa kutibu virusi vya herpes, virusi vya upungufu wa kinga ya binadamu, maambukizo ya kupumua ya syncytial, na maambukizi ya virusi vya mafua A. Hizi ni analogi za nucleoside ambazo hufanya kazi kwa kuzuia usanisi wa virusi vya DNA.
Utafiti katika muongo mmoja uliopita umeonyesha kuwa protease ni hitaji kamilifu katika mzunguko wa maisha wa virusi vingi. Ushawishi hutokea amakwa kupasuka kwa protini za kitangulizi cha uzito wa juu wa molekuli ili kupata bidhaa zinazofanya kazi, au kwa uchanganuzi wa protini za miundo muhimu kwa mkusanyiko na mofojenesisi ya chembechembe za virusi.
Hadi sasa, vizuizi vinne vya protease vimeidhinishwa:
- "Saquinavir" (Invirase, Ro 31-8959).
- Indinavir (Crixivan, MK-639).
- "Ritonavir" (Norvir, AVT-538).
- "Nelfinavir" (Viracept, AG1343).
Dawa nyingine
Picornavirus proteases ni mojawapo ya familia kubwa zaidi za vimelea vya magonjwa muhimu kiafya vya binadamu. Virusi vya Enterovirus vinahusishwa na syndromes mbalimbali za kliniki, ikiwa ni pamoja na ugonjwa wa njia ya juu ya kupumua, meningitis ya aseptic, encephalitis, myocarditis, magonjwa ya mikono, mguu na mdomo. Katika kesi hii, proteases itasaidia. Vitegemezi vilivyo na shughuli ya protini:
- "Trypsin".
- "Ribonuclease".
- "Chimozin"
Dawa nyingine inayoweza kuwa kinga dhidi ya virusi ni Pleconaril.
