Metalloproteinases karakteristik, fungsi dan jenis



itu metalloproteinases atau metalloprotease adalah enzim yang mendegradasi protein dan membutuhkan keberadaan atom logam untuk memiliki aktivitas. Lengan pelaksana semua aktivitas yang dilakukan oleh sel adalah enzim.

Meskipun banyak protein memainkan peran struktural, sejumlah besar lainnya, jika tidak sebagian besar, menunjukkan beberapa aktivitas katalitik. Sekelompok enzim ini bertanggung jawab untuk merendahkan protein lain.

Secara kolektif enzim ini disebut proteinase atau protease. Kelompok protease yang membutuhkan atom logam untuk aktif disebut metalloproteinases.

Indeks

  • 1 fungsi
  • 2 Karakteristik umum metalloproteinases
  • 3 Klasifikasi
    • 3.1 -Metaloproteinases exopeptidasas
    • 3,2 -Metaloproteinase endopeptidasas
  • 4 Fungsi dan perubahan lainnya
    • 4.1 Modifikasi protein
    • 4.2 Efek pada kesehatan
  • 5 Patologi terkait
  • 6 Penggunaan terapeutik
  • 7 Referensi

Fungsi

Protease, secara umum, memenuhi kelompok tugas yang penting dan banyak dalam sel. Tugas paling global dari semua adalah untuk memungkinkan penggantian protein yang ada dalam sel.

Yaitu, menghilangkan protein lama, dan memungkinkan penggantiannya dengan protein baru. Protein baru disintesis de novo pada ribosom selama proses penerjemahan.

Peran paling penting dari metalloproteinases, khususnya, adalah untuk mengatur perilaku sel. Ini dicapai oleh kelompok protease khusus ini yang mengendalikan keberadaan dan waktu kehadiran regulator transkripsional, mediator respons, reseptor, protein struktural membran dan organel internal, dll..

Bergantung pada mode degradasinya, protease, termasuk metalloproteinases, diklasifikasikan ke dalam endoprotease (metalloendoproteases) atau exoprotease (metalloproteinases)..

Mantan mendegradasi protein dari satu ujung protein (yaitu, amino atau karboksil). Endoprotease, di sisi lain, membuat potongan di dalam protein dengan kekhususan tertentu.

Karakteristik umum metalloproteinases

Metalloproteinases mungkin merupakan kelompok protease paling beragam dari enam yang ada. Protease diklasifikasikan menurut mekanisme katalitiknya. Kelompok-kelompok ini adalah protease sistein, serin, treonin, asam aspartat, asam glutamat dan metalloproteinase.

Semua metalloproteinase membutuhkan atom logam untuk dapat melakukan pemotongan katalitiknya. Logam hadir dalam metalloproteinases terutama termasuk seng, tetapi metalloproteinases lainnya menggunakan kobalt.

Untuk menjalankan fungsinya, atom logam harus dikoordinasikan secara terkoordinasi dengan protein. Ini dilakukan melalui empat titik kontak.

Tiga dari mereka menggunakan beberapa asam amino yang dimuat histidin, lisin, arginin, glutamat atau aspartat. Titik koordinasi keempat dibuat oleh molekul air.

Klasifikasi

Persatuan Internasional Biokimia dan Biologi Molekuler telah membentuk sistem klasifikasi untuk enzim. Dalam sistem ini enzim diidentifikasi oleh huruf EC dan sistem kode empat angka.

Angka pertama mengidentifikasi enzim sesuai dengan mekanisme kerjanya, dan membaginya menjadi enam kelas besar. Angka kedua memisahkan mereka menurut media tempat mereka bertindak. Dua angka lainnya membuat pembagian menjadi lebih spesifik.

Karena metalloproteinase mengkatalisasi reaksi hidrolisis, mereka diidentifikasi dengan nomor EC4, menurut sistem klasifikasi ini. Selain itu, mereka milik subclass 4, yang menampung semua hidrolase yang bekerja pada ikatan peptida.

Metalloproteinase, seperti sisa proteinase, dapat diklasifikasikan menurut tempat rantai polipeptida yang menyerang.

-Exopeptidase metalloproteinases

Mereka bertindak atas ikatan peptida dari asam amino terminal dari rantai polipeptida. Berikut ini termasuk semua metalloproteinase yang memiliki dua ion logam katalitik dan beberapa dengan ion logam tunggal.

-Metalloproteinase endopeptidase

Mereka bertindak atas ikatan peptida dalam rantai polipeptida yang menghasilkan dua molekul polipeptida dengan berat molekul lebih rendah.

Banyak metaloproteinase dengan ion logam katalitik tunggal bekerja dengan cara ini. Berikut adalah matriks metalloproteinases dan protein ADAM

Matrix metalloproteinases (MMP)

Mereka adalah enzim yang mampu bertindak secara katalitik pada beberapa komponen matriks ekstraseluler. Matriks ekstraseluler adalah himpunan semua zat dan bahan yang merupakan bagian dari jaringan dan yang terletak di luar sel.

Mereka adalah banyak kelompok enzim yang hadir dalam proses fisiologis, dan mereka berpartisipasi dalam perubahan morfologis dan fungsional dari banyak jaringan..

Dalam otot rangka, misalnya, mereka memainkan peran yang sangat penting dalam pembentukan, remodeling, dan regenerasi jaringan otot. Mereka juga bertindak pada berbagai jenis collagens yang ada dalam matriks ekstraseluler.

Collagenases (MMP-1, MMP-8, MMP-13, MMP-18)

Enzim hidrolitik yang bekerja pada kolagen tipe I, II dan III ditemukan di antara sel-sel. Produk katabolisme zat ini didenaturasi kolagen atau gelatin diperoleh.

Pada vertebrata, enzim ini diproduksi oleh sel-sel yang berbeda, seperti fibroblas dan makrofag, serta oleh sel-sel epitel. Mereka juga dapat bekerja pada molekul lain dari matriks ekstraseluler.

Gelatinases (MMP-2, MMP-9)

Mereka berkontribusi pada proses katabolisme kolagen tipe I, II dan III. Mereka juga bekerja pada kolagen terdenaturasi atau gelatin yang diperoleh setelah aksi kolagenase.

Estromalysins (MMP-3, MMP-10, MMP-11)

Mereka bertindak pada kolagen tipe IV dan pada molekul lain dari matriks ekstraseluler yang terkait dengan kolagen. Aktivitasnya pada gelatin terbatas.

Matrilysins (MMP-7, MMP-26).

Mereka metalloproteinasas secara struktural lebih sederhana daripada yang lain. Mereka terkait dengan sel-sel epitel tumor.

Metaloproteases terkait membran (MT-MMP)

Ini adalah bagian dari membran basal. Mereka berpartisipasi dalam aktivitas proteolitik dari metalloproteinase matriks lainnya.

Neprilysin

Neprilysin adalah matrix metalloproteinase yang memiliki seng sebagai katalis katalis. Ia bertanggung jawab untuk menghidrolisis peptida dalam residu hidrofobik amino-terminal.

Enzim ini ditemukan di banyak organ, termasuk ginjal, otak, paru-paru, otot polos pembuluh darah, serta endotel, jantung, darah, sel lemak dan fibroblas..

Neprilysin sangat penting untuk degradasi metabolik peptida vasoaktif. Beberapa peptida ini bertindak sebagai vasodilator, tetapi yang lain memiliki efek vasokonstriktor.

Penghambatan neprisiline, bersama dengan penghambatan reseptor angiotensin, telah menjadi terapi alternatif yang sangat menjanjikan dalam pengobatan pasien dengan gagal jantung..

Matriks metaloproteinase lainnya

Ada beberapa metalloproteinase yang tidak termasuk dalam kategori sebelumnya. Contoh dari mereka kita memiliki MMP-12; MMP-9; MMP-20; MMP-22; MMP-23 dan MMP-28.

-Protein ADAM

ADAM (A Disintegrin And Metalloprotease, dengan nama bahasa Inggrisnya) adalah sekelompok metalloproteinase, yang dikenal sebagai metalloprotease - disintegrins.

Ini termasuk enzim yang memotong atau menghilangkan bagian protein yang dikeluarkan dari sel oleh membran sel ini..

Beberapa ADAM, terutama pada manusia, tidak memiliki domain protease fungsional. Di antara fungsi utamanya adalah bekerja pada spermatogenesis dan fusi sperma - ovum. Mereka adalah komponen penting dari racun banyak ular.

Fungsi dan perubahan lainnya

Modifikasi protein

Metalloproteinases dapat berpartisipasi dalam modifikasi (pematangan) beberapa protein dalam proses pasca-translasi.

Hal ini dapat terjadi bersamaan dengan, atau setelah, sintesis protein target atau di situs akhir di mana ia berada untuk menjalankan fungsinya. Ini biasanya dicapai dengan pembelahan sejumlah residu asam amino dari molekul target.

Dalam reaksi pembelahan yang lebih luas, protein putih dapat terdegradasi sepenuhnya.

Efek pada kesehatan

Setiap perubahan dalam fungsi metalloproteinases dapat memiliki efek yang tidak diinginkan pada kesehatan manusia. Selain itu, beberapa proses patologis lainnya melibatkan partisipasi kelompok enzim yang penting ini.

Matriks metalloproteinase 2, misalnya, memainkan peran penting dalam invasi oleh kanker, perkembangannya dan metastasis, termasuk kanker endometrium. Dalam kasus lain, perubahan homeostasis MME telah dikaitkan dengan radang sendi, peradangan dan beberapa jenis kanker.

Akhirnya, metalloproteinases memenuhi fungsi lain di alam tidak secara langsung terkait dengan fisiologi individu yang memproduksinya. Untuk beberapa hewan, misalnya, produksi racun penting dalam mode bertahan hidup mereka.

Faktanya, racun dari banyak ular mengandung campuran kompleks senyawa bioaktif. Diantaranya adalah beberapa metaloproteinase yang menyebabkan perdarahan, kerusakan jaringan, edema, nekrosis, di antara efek lainnya pada korban.

Patologi terkait

Telah ditentukan bahwa enzim dari keluarga MMP berpartisipasi dalam pengembangan berbagai penyakit; penyakit kulit, disfungsi vaskular, sirosis, emfisema paru, iskemia serebral, radang sendi, periodontitis dan metastasis kanker, antara lain.

Dipercayai bahwa beragam bentuk yang dapat terjadi dalam matriks metalloproteinase dapat mendukung perubahan beberapa mekanisme regulasi genetika, yang mengarah pada perubahan profil genetik..

Untuk menghambat perkembangan patologi yang terkait dengan MMP, berbagai inhibitor metalopreinase, baik alami maupun buatan, telah digunakan..

Inhibitor alami telah diisolasi dari berbagai organisme laut, termasuk ikan, moluska, ganggang dan bakteri. Inhibitor sintetis, di sisi lain, umumnya mengandung gugus pengkhelat yang mengikat dan menonaktifkan ion logam katalitik. Namun, hasil yang diperoleh dengan terapi ini belum konklusif.

Penggunaan terapeutik

Matriks metaloproteinase memiliki beberapa kegunaan terapeutik. Mereka digunakan untuk mengobati luka bakar, serta berbagai jenis bisul. Mereka juga telah digunakan untuk menghilangkan jaringan parut dan untuk memfasilitasi proses regenerasi dalam transplantasi organ.

Referensi

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walters, P. (2014) Biologi molekuler sel, 6th Edisi. Ilmu Garland, Grup Taylor & Francis. Abingdon-on-Thames, Inggris Raya.
  2. Caley, M. P., Martins, V.L.C., O'Toole, E.A. (2015) Metalloproteinases dan penyembuhan luka. Kemajuan dalam Perawatan Luka, 4: 225-234.
  3. Löffek, S., Schilling, O., Franzke, C.-W. (2011) Peran biologis matrix metalloproteinases: keseimbangan kritis. European Respiratory Journal, 38: 191-208.
  4. Opalińska, M., Jańska, H. (2018) Protease AAA: penjaga fungsi mitokondria dan homeostasis. Sel, 7: 163. doi: 10.3390 / cells7100163.
  5. Rima, M., Alavi-Naini, S.M., Karam, M., Sadek, R., Sabatier, J.-M., Fajloun, Z. (2018) Ular di Timur Tengah: sumber kaya molekul bioaktif. Molekul.