Протеаза

Протеа́зы, протеиназы, протеолитические ферменты — ферменты из класса гидролаз, которые расщепляют пептидную связь —СО—NH— между аминокислотами в белках, превращают их в полипептиды или одиночные аминокислоты и ускоряют образование новых белков. Катализуют (ускоряют) реакцию протеолиза. Делятся на две группы:

• экзопротеазы — выделяются организмом во внешнюю среду (пепсин, трипсин, эреисин животных);
• эндопротеазы — находятся внутри клеток (катепсин животных, папаин растений).

В отсутствие ускорителей, протеолизис занимал бы сотни лет. Протеазы встречаются у всех форм жизни, включая вирусы. Эти ферменты долгое время эволюционировали независимо друг от друга, и разные классы протеаз могут ускорять одни и те же реакции с помощью совершенно разных каталитических механизмов.

Классификация

Основанная на строении активного центра

Протеазы разделяют на семь групп по строению активного центра фермента:

• Сериновые
• Треониновые
• Цистеиновые
• Аспартатные
• Металлопротеазы
• Глутаминовые
• Аспарагиновые

Протеазы впервые были сгруппированы в 84 семейства согласно их эволюционным взаимодействиям в 1993 и классифицированы по аминокислоте активного центра: сериновые, цистеиновые, аспартатные и металлопротеазы. Треониновые и глутаминовые протеазы не были описаны до 1995 и 2004 соответственно. Механизмы, используемые для расщепления пептидной связи, включают образование аминокислотных остатков, содержащих цистеин и треонин (протеазы) или молекулу воды (аспартатные, глутаматные протеазы и металлопротеазы) нуклеофильных, атакующих пептидную карбонильную группу. Один способ создать нуклеофил - с помощью каталитической триады, где гистидиновый кислотный остаток используется для активации серина, цистеина или треонина как нуклеофила. Эта классификация не сформирована на основе эволюционного развития, однако типы нуклеофила конвергентно эволюционировали в разных суперсемействах, и некоторые суперсемейства показывают множественные нуклеофилы как результат дивергентной эволюции.

Пептидные лиазы

Седьмой каталитический тип протеолитических ферментов, аспарагиновые пептидные лиазы, был описан в 2011. Его протеолитический механизм необычен тем, что вместо гидролиза, он катализует реакцию элиминации. На протяжении этой реакции аспарагин формирует цикличную структуру, которая расщепляет саму себя на аспарагиновых кислотных остатках в белках. Эта реакция происходит только при подходящих условиях. Из-за фундаментально отличающегося способа расщепления, включение этих ферментов в группу протеаз остаётся дискуссионным вопросом.

Основанная на эволюционной филогении

Текущую классификацию эволюционных семейств протеаз можно посмотреть в базе данных MEROPS. В ней протеазы сначала сгруппированы по ''кланам'' (суперсемействам) основанным на структуре, механизмах, порядку аминокислотных остатков (например, клан PA, где P обозначает смешение семейств нуклеофилов). В каждом ''клане'' (суперсемействе) протеазы разделены на семейства, основываясь на схожей последовательности аминокислот (например, семейства S1 и C3 клана PA). Каждое семейство может содержать сотни связанных протеаз (например, трипсин, эластаза, тромбин и стрептогризин семейства S1).

В настоящее время существует более 50 кланов, показывающих различные эволюционные начала протеолиза.

См. также

• Экзопептидазы
• Эндопептидазы

Ссылки

• Протеолити́ческие ферме́нты // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
• Протеолитические ферменты / Мосолов В. В. // Проба — Ременсы. — М. : Советская энциклопедия, 1975. — С. 124. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 21).

Литература

• Ан­то­нов В. К. . Глава 1.5 Белки как субстраты протеаз // Хи­мия про­те­о­ли­за. — 2-е испр. и доп.. — М.: Наука, 1991. — С. 29—33. — 504 с. — 490 экз. — ISBN 5-02-004111-4.
• Попов Е.М. и др. Проблема белка [5 т. (Том 1. Химическое строение белка, Том 2. Пространственное строение белка, Том 3. Структурная организация белка, Том 4. Структура и функция белка, Том 5. Структура, функция и эволюция белка)] / отв. ред. акад.В.Т. Иванов . — М.: Наука, 1995—2000. — 600 экз.
• Степанов В.М. . Молекулярная биология. Структура и функция белков / под. ред. акад. А. С. Спирина . — М.: Высшая школа, 1996. — 335 с. — 5000 экз. — ISBN 5-06-002573-Х.