بروتياز داخل الغشاء

البروتيازات داخل الغشاء ( IMPs )، والمعروفة أيضًا باسم البروتيازات القاطعة داخل الغشاء ( I-CLiPs )، هي إنزيمات تتميز بقدرتها على قطع النطاقات العابرة للغشاء في البروتينات الغشائية المتكاملة . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} جميع البروتيازات داخل الغشاء المعروفة هي بروتينات غشائية متكاملة ذات نطاقات عابرة للغشاء متعددة، وتقع مواقعها النشطة داخل الطبقة الدهنية الثنائية للأغشية الخلوية . ^{[ 4 ]} تُعد البروتيازات داخل الغشاء مسؤولة عن التحلل البروتيني في عملية الإشارات الخلوية المعروفة باسم التحلل البروتيني المنظم داخل الغشاء (RIP). ^{[ 1 ] [ 5 ]}

لا ترتبط البروتيازات داخل الغشاء تطورياً بالبروتيازات الذائبة الكلاسيكية ، إذ طورت مواقعها التحفيزية من خلال التطور التقاربي . ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

على الرغم من اكتشافها مؤخراً، إلا أن البروتيازات داخل الغشاء تحظى باهتمام بحثي كبير نظراً لوظائفها البيولوجية الرئيسية وأهميتها في الأمراض البشرية. ^{[ 5 ]}

هناك أربع مجموعات من البروتيازات داخل الغشاء، تتميز بآليتها التحفيزية : ^{[ 5 ]}

• البروتيازات المعدنية : بروتياز الموقع 2 (S2P) والبروتيازات الشبيهة بـ S2P ^{[ 9 ]}
• بروتيازات الأسبارتيل : تشمل هذه المجموعة البريسينيلين ، الوحدة الفرعية النشطة لـ gamma secretase ^{[ 10 ] [ 11 ]} وببتيدازات الببتيد الإشاري (SPPs) والبروتيازات الشبيهة بـ SPP، والتي ترتبط ارتباطًا بعيدًا بالبريسينيلين ولكن لها اتجاه غشائي معاكس ^{[ 12 ] [ 13 ].}
• بروتيازات السيرين : بروتيازات المعينية ^{[ 14 ]}
• بروتيازات الغلوتاميل : لا يُعرف سوى مثال واحد، وهو Rce1 . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

البروتيازات داخل الغشاء هي بروتينات غشائية متكاملة ، وهي بروتينات متعددة المواقع عابرة للغشاء، تحتوي على حلزونات متعددة عابرة للغشاء . ^{[ 5 ] [ 17 ]} تقع مواقعها النشطة داخل هذه الحلزونات، وتشكل بيئة مائية ضمن الطبقة الدهنية الثنائية الكارهة للماء . يُعتقد أن معظم البروتيازات داخل الغشاء تعمل كجزيئات أحادية، باستثناء بروتين البريسينيلين الذي ينشط فقط ضمن معقد بروتين غاما سيكريتاز . ^{[ 17 ]}

تم تحديد الخصائص الهيكلية لجميع المجموعات الأربع من البروتيازات داخل الغشاء باستخدام علم البلورات بالأشعة السينية أو المجهر الإلكتروني المبرد . ^{[ 17 ]}

تقوم ثلاث من المجموعات الأربع للبروتيازات الغشائية الداخلية بفصل ركائزها ضمن نطاقات عابرة للغشاء ، ويقع الرابط القابل للفصل داخل الغشاء. أما المجموعة المتبقية، وهي بروتيازات الغلوتاميل Rce1 ، فتفصل الطرف الكربوكسيلي لبروتينات CAAX . ^{[ 17 ]} تكون حركية البروتيازات الغشائية الداخلية أبطأ عمومًا من حركية البروتيازات الذائبة. ^{[ 18 ] [ 19 ]} لا تزال خصوصية الركيزة غير مفهومة تمامًا ، وتختلف اختلافًا كبيرًا بين الإنزيمات، ويُعرف مُركب غاما سيكريتاز على وجه الخصوص بتعدد ركائزه. ^{[ 18 ] [ 20 ]} وقد أُبلغ عن أن كلاً من بروتياز المعين وغاما سيكريتاز يمتلكان آلية غير عادية للتعرف على الركيزة، حيث يميزان الركائز عن غير الركائز فقط بعد تكوين مُركب بروتيني ، مما يُفسر بطء حركية الإنزيم لديهما. ^{[ 19 ]}

توجد البروتيازات داخل الغشاء في جميع نطاقات الحياة ، وتنتشر المجموعات الأربع على نطاق واسع. ^{[ 5 ]} في حقيقيات النوى ، تحتوي جميع العضيات المرتبطة بالغشاء، باستثناء البيروكسيسومات، على بروتياز واحد على الأقل داخل الغشاء. ^{[ 5 ]}

على الرغم من أن البروتيازات الذائبة تُعد من بين أقدم الإنزيمات وأكثرها دراسةً، إلا أن البروتيازات الغشائية اكتُشفت حديثًا نسبيًا. ^{[ 21 ] [ 18 ]} وقد اقترح باحثون يدرسون مرض الزهايمر ، مثل دينيس سيلكو ، التحلل البروتيني داخل الغشاء في تسعينيات القرن الماضي كآلية محتملة لمعالجة بروتين طليعة الأميلويد . ^{[ 22 ]} وكانت إمكانية حدوث التحلل المائي داخل الغشاء الكاره للماء مثيرةً للجدل في البداية. ^{[ 21 ] [ 18 ]} وكان أول بروتياز غشائي تم تحديده تجريبيًا هو بروتياز الموقع 2 في عام 1997. ^{[ 9 ]}