Аспатилцистеин мен серин протеазаларының негізгі айырмашылығы олардың каталитикалық қалдықтар ретінде әрекет ететін функционалды топтарында. Аспартилпротеазаның каталитикалық қалдықтары ретінде әрекет ететін функционалдық топ карбон қышқылы тобы болып табылады, ал цистеин протеазасында каталитикалық қалдықта тиол немесе сульфгидрил тобы, ал сериндік протеазада гидроксил тобы немесе спирт әрекет етеді. каталитикалық қалдықтағы функционалды топ ретінде.
Протеазалар - протеолизді катализдейтін ферменттер, яғни белоктардың кішірек полипептидтерге немесе аминқышқылдарына ыдырауы. Бұл процесс ақуыздардағы пептидтік байланыстарды гидролиз процесі арқылы ыдырату арқылы жүреді. Протеазалар жұтылған белоктардың қорытылуы, белоктардың катаболизмі және жасуша сигнализациясы сияқты көптеген биологиялық қызметтерге қатысады. Протеазалар тіршіліктің барлық түрлерінде кездеседі. Аспартил, цистеин және серин - тірі организмдерде негізгі рөл атқаратын үш маңызды протеаза.
Аспатилпротеазалар дегеніміз не?
Аспартил протеазалары ақуызды ыдырататын ферменттердің бір түрі болып табылады. Олардың белсенді орнында жоғары сақталған екі аспартаты бар және олар қышқыл рН кезінде оңтайлы белсенді. Бұл протеазалар гидрофобты қалдықтары, сондай-ақ бета-метилен тобы бар дипептидтік байланыстарды үзеді. Аспартил протеазаның каталитикалық механизмі қышқыл-негіз механизмі болып табылады. Бұл екі аспартат қалдығы бар су молекуласының координациясын қамтиды. Бір аспартат протонды жою арқылы су молекуласын белсендіреді. Бұл судың субстраттың карбонилді көміртегіне нуклеофильді шабуыл жасауына мүмкіндік береді. Нәтижесінде ол екінші аспартат қалдығы бар сутегі байланыстары арқылы тұрақтандырылған тетраэдрлік оксианионды аралық өнімді тудырады. Бұл аралық өнімнің қайта реттелуі пептидтің екі пептидтік өнімге бөлінуіне жауап береді.
01-сурет: Аспартилпротеаза
Аспарагтық протеазалардың бес суперсемьясы бар: AA кланы – тұқымдасы, AC кланы – сигналдық пептидаза II тұқымдасы, AD клан – пресенилиндер тұқымдасы, AE клан – GPR эндопептидазалар тұқымдасы, және Clan AF, бұл оптин отбасы.
Цистеин протеазалары дегеніміз не?
Цистеин протеазалары – белоктарды ыдырататын гидролаза ферменттерінің тобы. Олар каталитикалық триадада немесе диадада нуклеофильді цистеин тиолды қамтитын каталитикалық механизмді көрсетеді. Цистеин протеазаларының каталитикалық механизмінің бастапқы сатысы депротонация болып табылады. Тиол тобы ферменттің белсенді аймағында негізгі бүйірлік тізбегі бар гистидин сияқты көршілес амин қышқылымен протонацияланады. Келесі қадам - субстратқа цистеиннің депротондалған анионды күкіртінің нуклеофильді шабуылы. Мұнда субстраттың фрагменті аминмен бөлінеді, ал протеазадағы гистидин қалдығы оның депротонданған түрін қалпына келтіреді. Бұл жаңа карбоксиді ұшты цистеин тиолымен байланыстыратын субстраттың тиоэфир аралық өнімінің түзілуіне әкеледі. Тиоэфир байланысы қалған субстрат фрагментінде карбон қышқылының бөлігін құру үшін гидролизденеді.
02-сурет: цистеин протеаза
Цистеин протеазалары физиология мен дамуда көп рөл атқарады. Өсімдіктерде олар қор ақуыздарының өсуінде, дамуы, жинақталуы және мобилизациясында маңызды рөл атқарады. Адамдарда олар қартаю мен апоптозда, иммундық жауаптарда, прогормонды өңдеуде және конустың дамуына жасушадан тыс матрицаны қайта құруда маңызды.
Сериндік протеазалар дегеніміз не?
Сериндік протеазалар да белоктардағы пептидтік байланыстарды үзетін протеолитикалық ферменттер тобы болып табылады. Серин ферменттің белсенді орнында нуклеофильді амин қышқылы ретінде қызмет етеді. Олар эукариоттарда да, прокариоттарда да болады. Сериндік протеазалар әдетте белсенді каталитикалық аймақта біріктірілген екі бета-баррель доменінен тұратын ерекше құрылымы бойынша әртүрлі санаттарға бөлінеді, сонымен қатар олардың субстрат ерекшелігіне негізделген. Олар трипсин тәрізді, химотрипсин тәрізді, тромбин тәрізді, эластаза тәрізді және субтилизин тәрізді.
03-сурет: Сериндік протеаза
Трипсин тәрізді протеазалар лизин немесе аргинин сияқты оң зарядталған амин қышқылынан кейін пептидтік байланыстарды үзеді. Олар аспарагин қышқылы немесе глутамин қышқылы сияқты теріс зарядталған қалдықтарға тән. Химотрипсин тәрізді протеазалар гидрофобтырақ. Олардың ерекшелігі тирозин, триптофан және фенилаланин сияқты үлкен гидрофобты қалдықтармен байланысты. Тромбин тәрізді протеазаларға тіндерді белсендіретін плазминоген болып табылатын тромбин және плазмин жатады. Бұл қанның коагуляциясына және ас қорытуға, сондай-ақ нейродегенеративті бұзылулардағы патофизиологияға көмектеседі. Эластаза тәрізді протеазалар аланин, глицин және валин сияқты қалдықтарды жақсы көреді. Субтилизин тәрізді протеазаларға прокариоттардағы серин жатады. Ол нуклеофильді серин жасау үшін каталитикалық триаданы пайдаланатын каталитикалық механизмді бөліседі. Сериндік протеаза белсенділігін реттеу протеазаның бастапқы активтенуін және тежегіштердің секрециясын талап етеді.
Аспатилцистеин мен серин протеазаларының қандай ұқсастықтары бар?
- Аспартил, цистеин және серин протеазалары пептидтік байланыстарды ыдырату арқылы белоктардың ыдырауын катализдейді.
- Белсенді учаске қалдықтары пептидтік байланыстарға шабуыл жасап, оның үзілуіне әкелетін механизмдер ұқсас.
- Барлығында нуклеофильдер бар.
- Олардың барлығы белоктар.
Аспатилцистеин мен серин протеазаларының айырмашылығы неде?
Аспатилцистеин мен сериндік протеазалар арасындағы негізгі айырмашылық олардың каталитикалық қалдықтар ретінде әрекет ететін функционалдық тобына байланысты. Аспартил протеазада функционалды топ ретінде карбон қышқылы тобы, ал цистеин протеазасында функционалды топ ретінде тиол немесе сульфгидрил тобы, ал серин протеазасында гидроксил тобы немесе спирт функционалды топ ретінде әрекет етеді.
Аспартил протеазалар аспартатты белсенді орынға ие, ал цистеиндік протеазалар цистеинді белсенді орынға ие. Серин протеазасының белсенді ошақ қалдығы гидроксил тобы болып табылады. Осылайша, бұл аспартилцистеин мен серин протеазаларының тағы бір айырмашылығы. Сериндік және цистеиндік протеазалардан айырмашылығы аспартил протеазалар ыдырау процесінде ковалентті аралық өнім түзбейді. Демек, аспартил протеазалар үшін протеолиз бір сатыда жүреді.
Төмендегі инфографикада аспатилцистеин мен серин протеазаларының арасындағы айырмашылықтар қатар салыстыру үшін кесте түрінде берілген.
Қорытынды – Аспартилцистеин және серин протеазалары
Протеазалар - белоктардың кішірек полипептидтерге немесе аминқышқылдарына ыдырауын катализдейтін ферменттер. Аспартилцистеин мен серин протеазаларының арасындағы негізгі айырмашылық олардың каталитикалық қалдығы ретінде әрекет ететін функционалды топ болып табылады. Аспартил протеазада карбон қышқылы тобы функционалды топ ретінде әрекет етеді, ал тиол немесе сульфгидрил тобы цистеин протеазасында функционалды топ ретінде әрекет етеді. Сериндік протеазадағы функционалды топ ретінде гидроксил тобы немесе спирт әрекет етеді.
