بروتياز السيستين

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

إنزيمات البروتياز السيستينية ، والمعروفة أيضاً باسم إنزيمات البروتياز الثيولية ، هي إنزيمات هيدرولازية تعمل على تحليل البروتينات . تشترك هذه الإنزيمات في آلية تحفيزية مشتركة تتضمن مجموعة ثيول السيستين المحبة للنواة في ثلاثي أو ثنائي تحفيزي . [ 1 ]

اكتشف غوبال تشوندر روي في عام 1873 أول بروتياز سيستين يتم عزله وتوصيفه، وهو الباباين ، المستخلص من ثمرة البابايا (Carica papaya) . [ 1 ] وتوجد بروتيازات السيستين بكثرة في الفواكه ، بما في ذلك البابايا والأناناس والتين والكيوي . وتزداد نسبة البروتياز في الفاكهة غير الناضجة. في الواقع، من المعروف أن عصارة عشرات العائلات النباتية المختلفة تحتوي على بروتيازات السيستين. [ 2 ] وتُستخدم بروتيازات السيستين كمكون في مُطرّيات اللحوم.

تصنيف

يُصنّف نظام تصنيف البروتياز MEROPS أربعة عشر عائلة فائقة، بالإضافة إلى عدة عائلات غير مصنفة حاليًا (حتى عام 2013)، تحتوي كل منها على العديد من العائلات الفرعية . تستخدم كل عائلة فائقة الثلاثي أو الثنائي التحفيزي في بنية بروتينية مختلفة ، وبالتالي فهي تمثل تطورًا تقاربيًا للآلية التحفيزية .

بالنسبة للعائلات الفائقة ، يشير الحرف P إلى عائلة فائقة تحتوي على مزيج من عائلات فئة النيوكليوفيل ، بينما يشير الحرف C إلى بروتيازات السيستين النقية. ضمن كل عائلة فائقة، تُحدد العائلات حسب النيوكليوفيل المحفز الخاص بها (C تشير إلى بروتيازات السيستين).

عائلات بروتيازات السيستين
عائلة خارقةالعائلاتأمثلة
كاليفورنياC1، C2، C6، C10، C12، C16، C19، C28، C31، C32، C33، C39، C47، C51، C54، C58، C64،

C65، C66، C67، C70، C71، C76، C78، C83، C85، C86، C87، C93، C96، C98، C101

باباين ( كاريكا بابايا )، [ 3 ] بروميلين ( أناناس كوموسوس )، كاتيبسين ك ( عشبة الكبد ) [ 4 ] وكالبين ( هومو سابينس ) [ 5 ]
قرص مضغوطC11، C13، C14، C25، C50، C80، C84Caspase 1 ( Rattus norvegicus ) و separase ( Saccharomyces cerevisiae )
علامة CEC5، C48، C55، C57، C63، C79أدينين ( فيروس غدي بشري من النوع 2)
التليف الكيسيC15بيروغلوتاميل-ببتيداز الأول ( باسيلوس أميلوليكويفاسينز )
سي إلC60، C82سورتيز أ ( المكورات العنقودية الذهبية )
سي إمC18ببتيداز 2 لفيروس التهاب الكبد الوبائي سي ( فيروس التهاب الكبد الوبائي سي )
سي إنC9فيروس السندبيس من نوع nsP2 الببتيداز ( فيروس السندبيس )
COC40ديبيبتيديل-بيبتيداز السادس ( Lysinibacillus sphaericus )
سي بيC97ديسي-1 ببتيداز ( Mus musculus )
بنسلفانياC3 ، C4 ، C24، C30 ، C37، C62، C74، C99بروتياز TEV ( فيروس تآكل التبغ )
بي بيC44، C45، C59، C69، C89، C95طليعة إنزيم أميدوفوسفوريبوزيل ترانسفيراز ( الإنسان العاقل )
جهاز كمبيوترC26، C56إنزيم غاما-غلوتاميل هيدرولاز ( Rattus norvegicus )
PDC46بروتين القنفذ ( ذبابة الفاكهة )
البولي إيثيلينP1دمبا أمينوببتيداز ( البروسيلا أنثروبى )
غير مُعيّنC7، C8، C21، C23، C27، C36، C42، C53، C75

الآلية التحفيزية

آلية تفاعل انقسام الرابطة الببتيدية بواسطة بروتياز السيستين.

تتمثل الخطوة الأولى في آلية التفاعل التي تحفز بها بروتيازات السيستين تحلل الروابط الببتيدية في نزع بروتون من مجموعة ثيول في الموقع النشط للإنزيم بواسطة حمض أميني مجاور ذي سلسلة جانبية قاعدية ، وعادةً ما يكون بقايا هيستيدين . تليها خطوة هجوم نيوكليوفيلي من قِبل الكبريت الأنيوني للسيستين منزوع البروتون على ذرة الكربون الكربونيلية للركيزة . في هذه الخطوة، يتحرر جزء من الركيزة بنهاية أمينية ، وتُستعاد بقايا الهيستيدين في البروتياز إلى شكلها منزوع البروتون، ويتكون وسيط ثيوإستر يربط النهاية الكربوكسيلية الجديدة للركيزة بثيول السيستين . ولذلك، يُشار إليها أحيانًا باسم بروتيازات الثيول. ثم تتحلل رابطة الثيوإستر لتكوين مجموعة حمض كربوكسيلي على جزء الركيزة المتبقي، مع إعادة توليد الإنزيم الحر. [ 6 ]

الأهمية البيولوجية

تؤدي بروتيازات السيستين أدوارًا متعددة، تكاد تشمل جميع جوانب وظائف الأعضاء والتطور. ففي النباتات، تُعدّ مهمةً للنمو والتطور، ولتراكم وتعبئة البروتينات المخزنة، كما هو الحال في البذور. إضافةً إلى ذلك، تشارك في مسارات الإشارات الخلوية ، وفي الاستجابة للضغوط الحيوية وغير الحيوية . [ 7 ] أما في الإنسان والحيوانات الأخرى، فهي مسؤولة عن الشيخوخة الخلوية والاستماتة (الموت الخلوي المبرمج)، والاستجابات المناعية من النوع الثاني من معقد التوافق النسيجي الرئيسي ، ومعالجة البروهرمونات ، وإعادة تشكيل المصفوفة خارج الخلوية ، وهي أمورٌ بالغة الأهمية لنمو العظام. كما أن قدرة البلاعم والخلايا الأخرى على تعبئة بروتيازات السيستين المحللة للإيلاستين إلى أسطحها في ظل ظروفٍ خاصة قد تؤدي إلى تسريع تحلل الكولاجين والإيلاستين في مواقع الالتهاب في أمراضٍ مثل تصلب الشرايين وانتفاخ الرئة . [ 8 ] العديد من الفيروسات (مثل شلل الأطفال والتهاب الكبد الوبائي سي ) تعبر عن جينومها بالكامل كبروتين متعدد ضخم واحد وتستخدم بروتياز لتقسيمه إلى وحدات وظيفية (على سبيل المثال، بروتياز فيروس تآكل التبغ ).

أنظمة

يتم تنظيم نشاط بروتيازات السيستين بواسطة عدد قليل من الآليات العامة، والتي تشمل إنتاج الزيموجينات ، والتعبير الانتقائي، وتعديل درجة الحموضة، والتجزئة الخلوية، وتنظيم نشاطها الإنزيمي بواسطة مثبطات داخلية المنشأ ، والتي تبدو أنها الآلية الأكثر فعالية المرتبطة بتنظيم نشاط بروتيازات السيستين. [ 6 ]

تُصنّع البروتيازات عادةً على هيئة بروتينات طليعية كبيرة تُسمى الزيموجينات ، مثل طليعة بروتياز السيرين، التربسينوجين والكيموتريبسينوجين ، وطليعة بروتياز الأسبارتيك، البيبسينوجين . يُنشّط البروتياز بإزالة جزء أو بروتين مثبط. ويحدث التنشيط بمجرد وصول البروتياز إلى حيز خلوي محدد (مثل الليزوزوم ) أو بيئة خارج خلوية (مثل المعدة ). ويمنع هذا النظام الخلية المنتجة للبروتياز من التلف.

مثبطات البروتياز هي عادةً بروتينات تحتوي على نطاقات تدخل إلى الموقع النشط للبروتياز أو تحجبه لمنع وصول الركيزة إليه . في التثبيط التنافسي ، يرتبط المثبط بالموقع النشط، مانعًا بذلك تفاعل الإنزيم مع الركيزة. أما في التثبيط غير التنافسي ، فيرتبط المثبط بموقع مُعدِّل ، مما يُغيِّر الموقع النشط ويجعله غير قابل للوصول إلى الركيزة.

من أمثلة مثبطات البروتياز ما يلي:

الاستخدامات

المستحضرات الصيدلانية المحتملة

لا يُستخدم بروتياز السيستين حاليًا على نطاق واسع كمضادات فعالة للديدان ، إلا أن البحث في هذا المجال يُعدّ واعدًا. وقد وُجد أن بروتياز السيستين النباتي المعزول من هذه النباتات يتمتع بنشاط بروتيني عالٍ ، معروف بقدرته على هضم غلاف الديدان الأسطوانية ، مع سمية منخفضة جدًا. [ 9 ] وقد سُجّلت نتائج ناجحة ضد أنواع من الديدان الأسطوانية مثل Heligmosomoides bakeri و Trichinella spiralis و Nippostrongylus brasiliensis و Trichuris muris و Ancylostoma ceylanicum ، بالإضافة إلى الدودة الشريطية Rodentolepis microstoma ، وطفيلي Macracanthorhynchus hirundinaceus الذي يصيب الخنازير . [ 10 ] ومن الخصائص المفيدة لبروتياز السيستين مقاومته للهضم الحمضي، مما يسمح بإمكانية تناوله عن طريق الفم . إنها توفر آلية عمل بديلة للأدوية المضادة للديدان الحالية، ويُعتقد أن تطور المقاومة أمر غير مرجح لأنه سيتطلب تغييرًا كاملاً في بنية غلاف الديدان .

في العديد من الطب التقليدي ، تُستخدم ثمار أو عصارة البابايا والأناناس والتين على نطاق واسع لعلاج عدوى الديدان المعوية لدى البشر والماشية على حد سواء .

آخر

تُستخدم بروتيازات السيستين كمضافات علفية للماشية لتحسين هضم البروتينات والأحماض الأمينية. [ 11 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 راوات، أديش؛ روي، مريناليني؛ جيوتي، أنوبام؛ كوشيك، سانكيت؛ فيرما، كولديب؛ سريفاستافا، فيجاي كومار (أغسطس 2021). " بروتيازات السيستين: مكافحة الأوليات الطفيلية الممرضة بإنزيمات منتشرة في كل مكان" . البحوث الميكروبيولوجية . 249 126784. doi : 10.1016/j.micres.2021.126784 . ISSN 1618-0623 . PMID 33989978. S2CID 234597200 .   
  2. ↑ دومسالا أ، ميلزيغ إم إف (يونيو 2008). "وجود وخصائص البروتيازات في عصارة النباتات" . بلانتا ميديكا . 74 (7): 699-711 . doi : 10.1055/s-2008-1074530 . PMID 18496785 . 
  3. ↑ ميتشل، ر. إي.، تشايكن، إ. م.، سميث، إ. ل. (يوليو 1970). "التسلسل الكامل للأحماض الأمينية للباباين. إضافات وتصويبات" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 245 (14): 3485-3492 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)62954-0 . PMID 5470818 . 
  4. ↑ سيروكا، آي.، كوزلوفسكي، إل. بي.، بوجنيكي، جيه. إم.، جارمولوفسكي، إيه.، شفيكوفسكا-كولينسكا، زد. (يونيو 2014). "التعبير الجيني الخاص بالإناث في نبات الكبد ثنائي الجنس بيليا إنديفيفوليا مُنظَّم نمائيًا ويرتبط بإنتاج الأرشيجونيا" . بي إم سي بيولوجيا النبات . 14 : 168. doi : 10.1186/1471-2229-14-168 . PMC 4074843. PMID 24939387 .  
  5. ↑ سوريماتشي هـ، أوهومي س، إيموري ي، كاواساكي هـ، سايدو ت.س، أونو س، وآخرون . (مايو 1990). "عضو جديد من عائلة بروتياز السيستين المعتمد على الكالسيوم". الكيمياء الحيوية هوب-سيلر . 371 ملحق: 171-176 . PMID 2400579 .  
  6. 1 2 روي، مريناليني؛ روات، آديش؛ كوشيك، سانكيت؛ جيوتي، أنوبام؛ سريفاستافا ، فيجاي كومار (مايو 2022). "مثبطات الأنزيم البروتيني السيستين الذاتية في الكائنات الأولية الطفيلية المسببة للأمراض" . البحوث الميكروبيولوجية . 261 127061. دوى : 10.1016/j.micres.2022.127061 . بميد 35605309 . S2CID 248741177 .  
  7. ↑ غرودكوفسكا م، زاغدانسكا ب (2004). "الدور متعدد الوظائف لبروتيازات السيستين النباتية" . مجلة أكتا بيوشيميكا بولونيكا . 51 (3): 609-24 . doi : 10.18388/abp.2004_3547 . PMID 15448724 . 
  8. ↑ تشابمان، هـ. أ.، ريز، ر. ج.، شي، ج. ب. (1997). "أدوار ناشئة لبروتيازات السيستين في بيولوجيا الإنسان". المراجعة السنوية لعلم وظائف الأعضاء . 59 : 63-88 . doi : 10.1146/annurev.physiol.59.1.63 . PMID 9074757 . 
  9. ↑ ستيبك جي، بينك جي إم، بوتل دي جيه، دوس آي آر (يوليو 2004). "هل تُعدّ بروتيازات السيستين النباتية الطبيعية مضادات للديدان؟". اتجاهات في علم الطفيليات . 20 (7): 322-327 . doi : 10.1016/j.pt.2004.05.003 . PMID 15193563 . 
  10. ↑ بينكي جيه إم، بوتل دي جيه، ستيبك جي، لوي إيه، دوس آي آر (سبتمبر 2008). "تطوير مضادات ديدان جديدة من بروتيازات السيستين النباتية" . الطفيليات والنواقل . 1 (1): 29. doi : 10.1186/1756-3305-1-29 . PMC 2559997. PMID 18761736 .  
  11. ↑ أوكيف، تيرينس (6 أبريل 2012). "إنزيمات البروتياز تُحسّن هضم الأحماض الأمينية" . واتاجنيت . تم الاطلاع عليه في 6 يناير 2018 .