Энтеропептидаза - Enteropeptidase

энтеропептидаза
1EKB.png
Идентификаторы
Номер ЕС3.4.21.9
Количество CAS9014-74-8
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
PDB структурыRCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmiGO / QuickGO
протеаза, серин, 7 (энтеропептидаза)
Идентификаторы
СимволTMPRSS15
Ген NCBI5651
HGNC9490
OMIM606635
RefSeqNM_002772
UniProtP98073
Прочие данные
LocusChr. 21 год q21

Энтеропептидаза (также называется энтерокиназа) является фермент производится клетками двенадцатиперстная кишка и участвует в пищеварение у человека и других животных. Энтеропептидаза превращает трипсиноген (а зимоген ) в активную форму трипсин, что приводит к последующей активации панкреатический пищеварительные ферменты.[1][2] Отсутствие энтеропептидазы приводит к нарушению пищеварения в кишечнике.[3]

Энтеропептидаза - это сериновая протеаза (ЕС 3.4.21.9 ) состоящий из связанной дисульфидной связью тяжелой цепи 82–140 кДа, которая закрепляет энтерокиназу в мембране щеточной каймы кишечника, и легкой цепи 35–62 кДа, содержащей каталитическую субъединицу.[4] Энтеропептидаза входит в состав химотрипсин -клановых сериновых протеаз и структурно подобен этим белкам.[5]

Историческое значение

Энтеропептидаза была открыта Иван Павлов, награжденный орденом 1904 г. Нобелевская премия по физиологии и медицине за его исследования физиология желудочно-кишечного тракта. Это первый известный фермент, активирующий другие ферменты, и он остается замечательным примером того, как сериновые протеазы были созданы для регулирования метаболических путей.[6] Инертная функция пищеварительных ферментов в поджелудочная железа был известен по сравнению с их мощной деятельностью в кишечник, но причина этого различия была неизвестна. В 1899 году ученик Павлова Н. П. Щеповальников показал, что собачий секреция двенадцатиперстной кишки резко стимулировала пищеварительную активность ферментов поджелудочной железы, особенно трипсиногена. Активное начало было признано особым ферментом в кишечнике, который может активировать другие ферменты. Павлов назвал его энтерокиназой. Спор о том, является ли энтерокиназа кофактором или ферментом, разрешил Куниц, который показал, что активация трипсиногена энтерокиназой является каталитической. В 1950-х годах было показано, что трипсиноген крупного рогатого скота автокаталитически активируется путем расщепления N-концевого гексапептид.[7] Более точный IUBMB название энтеропептидаза существует с 1970 года. Однако первоначальное название энтерокиназа имеет долгую историю и до сих пор широко используется.[8]

Структура фермента

Энтеропептидаза представляет собой трансмембранный серин типа II. протеаза (TTSP) локализуется на щеточной границе двенадцатиперстной и тощей кишки слизистая оболочка и синтезируется как зимоген, проэнтеропептидаза, который требует активации дуоденаза или трипсин.[9] TTSP синтезируются как одноцепочечные зимогены с N-концевым пропептид последовательности разной длины. Эти ферменты активируются расщеплением на карбоксильной стороне лизин или аргинин остатки, присутствующие в высококонсервативном мотиве активации. Предполагается, что после активации TTSP остаются связанными с мембраной за счет консервативной дисульфидной связи, связывающей про- и каталитические домены.[10]

В случае энтеропептидазы крупного рогатого скота первичный продукт трансляции содержит 1035 остатков с ожидаемой массой 114,9 кДа.[11] Обнаруженная кажущаяся масса около 160 кДа соответствует указанному содержанию углеводов 30-40% с равными количествами нейтрального и аминосахара.[12][13] Сайт активационного расщепления после того, как Lys800 расщепляет тяжелую и легкую цепи зрелой энтеропептидазы крупного рогатого скота. Есть 17 потенциальных N-связанных гликозилирование сайты в тяжелой цепи и три в легкой цепи; большинство из них сохранено у других видов. Тяжелая цепь имеет гидрофобный участок около N-конца, который поддерживает трансмембранный якорь.[14][15] Тяжелая цепь влияет на специфичность энтеропептидазы. Нативная энтеропептидаза устойчива к ингибитору трипсина сои. Однако выделенная легкая цепь является тонкой, получена ли она путем ограниченного восстановления природного белка.[16] или по мутагенез и выражение в COS клетки.[17] Нативная энтеропептидаза и выделенная легкая цепь обладают сходной активностью в отношении Gly- (Asp) 4-Lys-NHNap, но изолированная легкая цепь имеет явно пониженную активность в отношении трипсиногена. Аналогичный селективный дефект в распознавании трипсиногена может быть получен в двухцепочечной энтеропептидазе путем нагревания или ацетилирования.[18] Такое поведение подразумевает, что каталитический центр и один или несколько вторичных сайтов связывания субстрата важны для оптимального распознавания трипсиногена.

Энтеропептидаза человека - легкая цепь

Мероприятия

Несмотря на свое альтернативное название (энтерокиназа), энтеропептидаза представляет собой сериновую протеазу, которая катализирует гидролиз пептидных связей в белках и, в отличие от других киназы, не катализирует перенос фосфатных групп. Энтеропептидаза экспонаты трипсиноподобная активность, расщепляя белки вслед за лизином в определенном сайте расщепления (Жерех -Асп-Асп-Асп-Lys ).[19] Это расщепление приводит к трипс-независимой активации других зимогенов поджелудочной железы, таких как химотрипсиноген, проэластаза, прокарбоксипептидаза и пролипаза в просвете кишечника.[20] Поскольку про-область трипсиногена содержит эту последовательность, энтеропептидаза катализирует его активация in vivo:

трипсиноген → трипсин + про-регион (Вал -Жерех -Асп-Асп-Асп-Lys )

Генетика и актуальность болезни

У человека энтеропептидаза кодируется TMPRSS15. ген (также известен как ЭНТК, и ранее как PRSS7) на хромосоме 21q21. Немного ерунда и сдвиг рамки мутации в этом гене приводят к редким рецессивный расстройство, характеризующееся тяжелой недостаточностью развития у пораженных младенцев из-за недостаточности энтеропептидазы.[21] Экспрессия мРНК энтеропептидазы ограничена проксимальным отделом тонкой кишки, а белок обнаружен в энтероцитах двенадцатиперстной кишки и проксимальном отделе тощей кишки. При секреции поджелудочной железы в двенадцатиперстную кишку трипсиноген встречает энтеропептидазу и активируется. Затем трипсин расщепляет и активирует другие зимогены сериновых протеаз поджелудочной железы (химотрипсиноген и проэластазы), зимогены металлопротеаз (прокарбоксипептидазы) и пролипазы. Посредством этого простого двухступенчатого каскада деструктивная активность этих пищеварительных гидролаз ограничивается просветом кишечника. Физиологическое значение этого пути демонстрируется тяжелой кишечной мальабсорбцией, вызванной врожденным дефицитом энтеропептидазы.[22][23] Это состояние может быть опасным для жизни, но поддается пероральному добавлению экстракта поджелудочной железы.

Приложения

Специфичность энтеропептидазы делает ее идеальным инструментом для биохимических применений; слитый белок, содержащий С-конец тег сходства (например, поли-Его ), связанный этой последовательностью, может быть расщеплен энтеропептидазой с получением целевого белка после очистка белка.[19] Напротив, N-концевая пропоследовательность протеаз, которая должна быть расщеплена перед активацией, может быть мутирована, чтобы сделать возможной активацию энтеропептидазой.[24]

Рекомендации

  1. ^ Куниц М (март 1939 г.). «Образование трипсина из кристаллического трипсиногена с помощью энтерокиназы». J. Gen. Physiol. 22 (4): 429–46. Дои:10.1085 / jgp.22.4.429. ЧВК  2141988. PMID  19873112.
  2. ^ Киль Б (1971). «Трипсин». В Boyer PS (ред.). Ферменты, 3: гидролиз - пептидные связи. Амстердам: Эльзевир. С. 249–75. ISBN  978-0-12-122703-6.
  3. ^ Light A, Janska H (14 марта 1989 г.). «Энтерокиназа (энтеропептидаза): сравнительные аспекты». Trends Biochem. Наука. 14 (3): 110–2. Дои:10.1016/0968-0004(89)90133-3. PMID  2658218.
  4. ^ Хуан Л., Жуань Х, Гу В, Сюй З, Цен П, Фань Л. (2007). «Функциональная экспрессия и очистка легкой цепи бычьей энтерокиназы в рекомбинантной Escherichia coli». Prep. Biochem. Биотехнология. 37 (3): 205–17. Дои:10.1080/10826060701386695. PMID  17516250. S2CID  25387669.
  5. ^ Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж. (февраль 1993 г.). «Эволюционные семейства пептидаз». Biochem. J. 290 (1): 205–18. Дои:10.1042 / bj2900205. ЧВК  1132403. PMID  8439290.
  6. ^ Лу Д., Фюттерер К., Королев С., Чжэн Х, Тан К., Ваксман Г., Сэдлер Дж. Э. (17 сентября 1999 г.). «Кристаллическая структура комплекса легкой цепи энтеропептидазы с аналогом пептида активации трипсиногена». Дж Мол Биол. 292 (2): 361–73. Дои:10.1006 / jmbi.1999.3089. PMID  10493881.
  7. ^ Ямашина И. (май 1956 г.). «Действие энтерокиназы на трипсиноген» (PDF). Biochim Biophys Acta. 20 (2): 433–4. Дои:10.1016/0006-3002(56)90329-8. PMID  13328891.
  8. ^ Роулингс, Нил Д .; Салвесен, Гай (2013). Справочник протеолитических ферментов (3-е изд.). ISBN  978-0-12-382219-2. Получено 20 февраля, 2014.
  9. ^ Замолодчикова Т.С., Соколова Е.А., Лу Д., Садлер Дж. Э. (28 января 2000 г.). «Активация рекомбинантной проэнтеропептидазы дуоденазой». FEBS Lett. 466 (2–3): 295–9. Дои:10.1016 / s0014-5793 (00) 01092-9. PMID  10682847. S2CID  254189.
  10. ^ Хупер Дж. Д., Клементс Дж. А., Куикли Дж. П., Antalis TM (12 января 2001 г.). «Трансмембранные сериновые протеазы типа II. Взгляд на новый класс протеолитических ферментов клеточной поверхности». J Biol Chem. 276 (2): 857–60. Дои:10.1074 / jbc.r000020200. PMID  11060317.
  11. ^ Китамото Ю., Юань Х, Ву К., Маккорт Д.В., Сэдлер Д.Э. (2 августа 1994 г.). «Энтерокиназа, инициатор кишечного пищеварения, представляет собой мозаичную протеазу, состоящую из особого набора доменов». Proc Natl Acad Sci USA. 91 (16): 7588–92. Bibcode:1994PNAS ... 91.7588K. Дои:10.1073 / пнас.91.16.7588. ЧВК  44447. PMID  8052624.
  12. ^ Андерсон Л. Е., Уолш К. А., Нейрат Н. (26 июля 1977 г.). «Энтерокиназа крупного рогатого скота. Очистка, специфичность и некоторые молекулярные свойства». Биохимия. 16 (15): 3354–60. Дои:10.1021 / bi00634a011. PMID  889800.
  13. ^ Лиепниекс Дж. Дж., Свет А (10 марта 1979 г.). «Препарат и свойства бычьей энтерокиназы». J Biol Chem. 254 (5): 1677–83. PMID  762166.
  14. ^ Fonseca P, Light A (10 марта 1983 г.). «Включение бычьей энтерокиназы в восстановленные фосфолипидные везикулы сои». J Biol Chem. 258 (5): 3069–74. PMID  6338012.
  15. ^ Лу Д., Юань Х, Чжэн Х, Сэдлер Дж. Э. (12 декабря 1997 г.). «Проэнтероптидаза крупного рогатого скота активируется трипсином, а специфичность энтеропептидазы зависит от тяжелой цепи». J Biol Chem. 272 (50): 31293–300. Дои:10.1074 / jbc.272.50.31293. PMID  9395456.
  16. ^ Light A, Fonseca P (10 ноября 1984 г.). «Подготовка и свойства каталитической субъединицы бычьей энтерокиназы». J Biol Chem. 259 (21): 13195–8. PMID  6386810.
  17. ^ LaVallie ER, Rehemtulla A, Racie LA, DiBlasio EA, Ferenz C, Grant KL, Light A, McCoy JM (5 ноября 1993 г.). «Клонирование и функциональная экспрессия кДНК, кодирующей каталитическую субъединицу бычьей энтерокиназы». J Biol Chem. 268 (31): 23311–7. PMID  8226855.
  18. ^ Баратти Дж., Мару С. (8 декабря 1976 г.). «О каталитических и связывающих сайтах энтеропептидазы свиней». Biochim Biophys Acta. 452 (2): 488–96. Дои:10.1016/0005-2744(76)90199-6. PMID  12810.
  19. ^ а б Терпе К (2003). «Обзор слияния белков-меток: от молекулярных и биохимических основ до коммерческих систем» (PDF). Appl Microbiol Biotechnol. 60 (5): 523–33. Дои:10.1007 / s00253-002-1158-6. PMID  12536251. S2CID  206934268.
  20. ^ Kunitz M, Northrop JH (20 июля 1936 г.). «Выделение из поджелудочной железы говядины кристаллического трипсиногена, трипсина, ингибитора трипсина и соединения ингибитор-трипсин». J Gen Physiol. 19 (6): 991–1007. Дои:10.1085 / jgp.19.6.991. ЧВК  2141477. PMID  19872978.
  21. ^ Holzinger A, Maier EM, Bück C, Mayerhofer PU, Kappler M, Haworth JC, Moroz SP, Hadorn HB, Sadler JE, Roscher AA (январь 2002 г.). «Мутации в гене проэнтеропептидазы являются молекулярной причиной врожденной недостаточности энтеропептидазы». Am. J. Hum. Genet. 70 (1): 20–5. Дои:10.1086/338456. ЧВК  384888. PMID  11719902.
  22. ^ Хадорн Б., Тарлоу М.Дж., Ллойд Дж. К., Вольф, Огайо (19 апреля 1969 г.). «Дефицит кишечной энтерокиназы». Ланцет. 1 (7599): 812–3. Дои:10.1016 / с0140-6736 (69) 92071-6. PMID  4180366.
  23. ^ Хаворт Дж. С., Гурли Б., Хадорн Б., Сумида С. (март 1971 г.). «Нарушение всасывания и нарушение роста из-за недостаточности кишечной энтерокиназы». J. Pediatr. 78 (3): 481–90. Дои:10.1016 / s0022-3476 (71) 80231-7. PMID  4322674.
  24. ^ Ван З.М., Рубин Х., Шехтер Н.М. (ноябрь 1995 г.). «Получение активной рекомбинантной химазы человека из конструкции, содержащей сайт расщепления энтерокиназой трипсиногена вместо нативной пропептидной последовательности». Биол Хем Хоппе-Зейлер. 376 (11): 681–84. Дои:10.1515 / bchm3.1995.376.11.681. PMID  8962677.

внешняя ссылка