Протеолиз

Протеолиз — это расщепление белков либо специфическими ферментами , называемыми пептидазами , либо путем внутриклеточного расщепления. ^{[ 1} ]

Деградация белка

Деградация белков должна изучаться принципиально на двух уровнях в зависимости от локализации процесса:

пищеварительный тракт:

Обрабатываются экзогенные или поступающие с пищей белки; Это называется перевариванием белков.

Этот пищеварительный процесс позволяет получать аминокислоты в свободной форме, необходимые для синтеза собственных белков, а также других биомолекул, которые из них образуются.

внутри клетки:

Эндогенные белки обрабатываются, что часто называют белковым обменом.

Этот белковый обмен очень полезен для повторного использования аминокислот ^{[ 2 ]} белков, которые больше не полезны для организма, и для создания новых белков или других биомолекул из ранее существовавших аминокислот.

Кроме того, он также служит для удаления поврежденных аминокислот.

Белковый обмен

Клеточное пищеварение относится к внутриклеточной деградации белков с целью рециркуляции или деградации их аминокислот.

Этот протеолиз может происходить в лизосомах (клеточных органеллах, специализирующихся на деградации молекул) или в цитоплазме .

Лизосомальный протеолиз

Внутренняя часть этих органелл имеет рН 5,5. и содержит протеазы и гидролазы, в основном из семейства катепсинов, отвечающие за переваривание белков.

Это пищеварение может быть:

Аутофагический, если он обрабатывает внутриклеточные белки, такие как мембранные белки, рецепторы гормонов или рибосомы.
Hetorofagic, если он действует на внеклеточные белки, захваченные эндоцитозом, такие как липопротеины, особенно ЛПВП.

Цитоплазматический протеолиз

Эта деградация белка происходит либо с помощью зависимых протеаз (таких как кальпаин), которые проявляют протеолитическую активность при нейтральном pH, либо с помощью специальной структуры, называемой протеасомой. ${\ displaystyle {\ ce {Ca ^ 2}}}$

Протеасома представляет собой мультиферментный комплекс с различной каталитической активностью; Он имеет бочкообразную структуру, в которую входят и перевариваются только те белки, которые ранее были отмечены объединением небольших молекул убиквитина.

аминокислот

В процессе деградации аминокислот выделяют две четко дифференцированные части:

Первая определяется аминогруппой, которая должна быть удалена из аминокислотной структуры и безопасно транспортироваться до ее выведения из организма; а второй включает устранение или использование остальной части аминокислоты, то есть углеродного скелета.

Правильное удаление аминогруппы из аминокислот очень важно, поскольку указанное соединение относительно легко в конечном итоге образует аммиак в организме.

Аммиак является потенциально очень опасным токсином для живых существ, при его накоплении и возникновении гипераммониемии он становится особенно токсичным для головного мозга по разным причинам:

Препятствует ионному обмену через мембраны. Ион аммония заряжен и очень мал, поэтому он действует, мешая мембранным потенциалам. Это наносит большой ущерб мозгу, поскольку нейроны — это клетки, правильное функционирование которых зависит от мембранного потенциала.

Блокада цикла Кребса. Аммоний в присутствии α-кетоглутарата образует глутамат (Glu), удаляет этот промежуточный продукт из цикла Кребса и, следовательно, вызывает серьезные метаболические нарушения.
Аммоний в присутствии глутамата (вырабатываемого тем же ионом аммония) вырабатывает глютамин, и его накопление может вызвать отек головного мозга.
Глютамин, содержание аммония в котором увеличивается, через определенные трансаминазы образует а-кетоглутамин, токсичное для мозга соединение.

Для отделения аминогруппы все аминокислоты подвергаются реакции переаминирования, в результате которой образуется новая аминокислота и новая кетокислота; наконец, все аминогруппы переходят на а-кетоглутарат, образуя глутамат, который является единственной молекулой, способной подвергаться быстрому окислительному дезаминированию.

Обе реакции, трансаминирование и дезаминирование, обсуждаемые ниже, необходимы для метаболизма аминокислот.

Трансаминация

Трансаминазы или аминотрансферазы являются очень важными ферментами в расщеплении, а также в синтезе аминокислот. Существует большое разнообразие трансаминаз, практически по одной на каждую аминокислоту. Трансаминазы используют пиродоксальфосфат, производное витамина С , в качестве кофактора и действуют по механизму пинг-понга . В расщеплении аминокислот эти аминотрансферазы участвуют в координации с ферментом глутаматдегидрогеназой, циклом Кребса и циклом мочевины. Они переносят аминогруппу с аминокислоты на кетокислоту, превращая кетокислоту в аминокислоту и наоборот. ${\ Displaystyle {\ ce {B6}}}$

Реакции обратимы, поэтому они также используются в анаболизме.

Существуют две очень важные трансаминазы: GOT или глутаматоксалоацетаттрансаминаза (также известная как AST аспартатаминотрансфераза).

и ГПТ или глутамат-пируваттрансаминаза (также называемая АЛТ, аланинаминотрансфераза), которая осуществляет следующие превращения:

GOT: глутамат (аа) + оксалоацетатаспартат (аа) + а-кетоглутарат ${\ Displaystyle \ rightleftarrows}$

ГПТ: глутамат (аа) + пируват аланина (аа) + а-кетоглутарат ${\ Displaystyle \ rightleftarrows}$

Обе трансаминазы играют ключевую роль в транспорте и удалении аминогрупп, что будет изучено позже. Его измерение в крови служит диагностикой заболеваний печени.

Конечным акцептором в большинстве трансаминирований аминокислот является α-кетоглутарат, поэтому глутамат всегда будет образовываться.

Дезаминирование

Большинство аминокислот дезаминируются трансаминированием, всегда образуя глутамат. Потеря аминогруппы образованного таким образом глутамата происходит благодаря действию глутаматдегидрогеназы, очень важного фермента в печени, который катализирует следующую реакцию окислительного дезаминирования:

глутамат + + НАД α -кетоглутарат + НАД(Ф)Н + + ${\ displaystyle {\ ce {H2O}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {(P) ^ +}}}$ ${\ Displaystyle \ longrightarrow}$ ${\ Displaystyle {\ ce {Н ^ +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {NH4 ^ +}}}$

Как следствие, азот, собранный со всех аминогрупп всех аминокислот, высвобождается в форме аммония. Аммиак образуется главным образом в печени, а у человека он обычно выводится через цикл мочевины. Но существует несколько стратегий выведения азота у животных, что позволяет разделить их на три группы:

Ammoniotelicos: водные животные, у которых аммиак диффундирует из крови в выделительную систему, как у костистых рыб.
Uricotelicos: животные, которые образуют окисленный пурин, который дает мочевую кислоту, которая выпадает в осадок. Примеры: брюхоногие моллюски, птицы, рептилии и насекомые.
Ureotélicos: животные, которые концентрируют азот в менее кислом и хорошо растворимом соединении: мочевине. Тканью, в которой происходит превращение аммонийной группы в мочевину, является печень; оттуда он транспортируется в почки для выведения с мочой.

Это касается амфибий, черепах и пластиножаберных млекопитающих.

Процесс деградации

Если они расщепляются во время пищеварения , в процесс вовлечены специфические пептидазы, такие как трипсин , химотрипсин , карбоксипептидазы и эластаза.

Внутриклеточная деградация осуществляется мультиферментным комплексом , называемым протеасомой , который действует в цитозоле . Это цилиндрическая структура, состоящая из протеаз и двух концов белковых комплексов, которые питают внутреннюю камеру цилиндра, распознавая белки. Белки, подлежащие деградации, ранее были помечены небольшим белком, называемым убиквитин .

Протеолиз выполняет несколько функций для клетки, в том числе:

Удаление метионина на N-конце после трансляции.
Удаление сигнальных последовательностей пептидов после их транспорта через мембрану.
Разделение вирусных белков, которые транслируются с моноцистронной матричной РНК.
Переваривание пищевых белков как источника аминокислот.
Превращение неактивных белков (проферментов, зимогенов, прегормонов) в их конечные функциональные формы.
Деградация циклинов и других белков, необходимых для развития клеточного цикла.

Протеолиз также может осуществляться внутри органелл, называемых лизосомами , с помощью специфических протеаз, называемых катепсинами , которых существует около 50 различных типов. Оптимальный pH для его действия – 5, и достигается он благодаря протонной помпе. Лизосомальная деградация рециклирует аминокислоты из белков, которые не являются аномальными, например, те, которые находятся в мембране или были включены в клетку путем эндоцитоза . Не удаляет «неправильные» белки. Они очень важны при таких процессах, как регрессия матки после родов, которая за 9 дней переходит от веса 2 кг до 50 г, или при ликвидации межпальцевых перепонок в период внутриутробного развития.

Протеолитический эффект ядов

Некоторые яды, например, продуцируемые некоторыми видами змей, также могут вызывать протеолиз. Эти яды , по сути, пищеварительные жидкости, которые эволюционировали так, что начинают действовать вне тела животного. Протеолитические ферменты переваривают белковые ткани и пептиды , вызывая у их жертв кровоизлияния, лизис и некроз мышц. Эти ферменты обычны у кроталид , отсутствуют у элапидов . ^{[ 3} ]

Смотрите также

Ссылки

^ Лодиш, Харви (2005). Клеточная и молекулярная биология . Панамериканское медицинское издание. ISBN 9789500613743 . Проверено 30 октября 2019 г. .
↑ http://www3.ua.es/bioquimica/Tejedor/BBM-II_farmacia/T13-reacciones.pdf
↑ Tracchia, Алехандро Карлос (октябрь 2018 г.). «Челонское и другое лекарство от рептилий» . Фонд естественной истории Феликса де Азара (город Буэнос-Айрес, Аргентина): 27. ISBN 978-987-1699-41-4 . Проверено 11 мая 2019 г. .

2. Каноза, Елена Федучи. Биохимия: основные понятия . Панамериканское медицинское издательство, 2015.

[1] Лодиш, Харви (2005). Клеточная и молекулярная биология . Панамериканское медицинское издание. ISBN 9789500613743 . Проверено 30 октября 2019 г. .

[2] ttp://www3.ua.es/bioquimica/Tejedor/BBM-II_farmacia/T13-reacciones.pdf

[3] Tracchia, Алехандро Карлос (октябрь 2018 г.). «Челонское и другое лекарство от рептилий» . Фонд естественной истории Феликса де Азара (город Буэнос-Айрес, Аргентина): 27. ISBN 978-987-1699-41-4 . Проверено 11 мая 2019 г. .

[ 1

[ 2 ]

[ 3