Энтеропептидаза - Enteropeptidase

энтеропептидаза
Кристаллическая структура энтеропептидазы с ингибитором
Идентификаторы
ЕС нет.	3.4.21.9
№ CAS	9014-74-8
Базы данных
IntEnz	Просмотр IntEnz
BRENDA	BRENDA запись
ExPASy	Просмотр NiceZyme
КЕГГ	Запись в KEGG
MetaCyc	метаболический путь
ПРИАМ	профиль
Структуры PDB	RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтология	Amigo / QuickGO
Поиск ЧВК статьи PubMed статьи NCBI белки

Энтеропептидаза (также называемая энтерокиназой ) - это фермент, вырабатываемый клетками двенадцатиперстной кишки и участвующий в пищеварении у людей и других животных. Энтеропептидаза превращает трипсиноген ( зимоген ) в активную форму трипсина , что приводит к последующей активации пищеварительных ферментов поджелудочной железы . Отсутствие энтеропептидазы приводит к нарушению пищеварения в кишечнике.

Энтеропептидаза представляет собой сериновую протеазу ( EC 3.4.21.9 ), состоящую из тяжелой цепи с дисульфидной связью 82–140 кДа, которая закрепляет энтерокиназу в мембране щеточной каймы кишечника, и легкой цепи 35–62 кДа, содержащей каталитическую субъединицу. Энтеропептидаза является частью химотрипсин- клана сериновых протеаз и структурно сходна с этими белками.

Историческое значение

Энтеропептидаза была открыта Иваном Павловым , которому в 1904 году была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине за исследования физиологии 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. Инертная функция пищеварительных ферментов в поджелудочной железе была известна по сравнению с их мощной активностью в кишечнике , но причина этого различия была неизвестна. В 1899 году ученик Павлова Н. П. Щеповальников продемонстрировал, что дуоденальные выделения собак резко стимулируют пищеварительную активность ферментов поджелудочной железы, особенно трипсиногена. Действующее 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 активируется автокаталитически за счет расщепления N-концевого гексапептида . Более точное название энтеропептидазы IUBMB существует с 1970 года. Однако первоначальное название «энтерокиназа» имеет долгую историю и до сих пор широко используется.

Структура фермента

Энтеропептидаза представляет собой трансмембранную сериновую протеазу типа II (TTSP), локализованную на щеточной кайме слизистой оболочки двенадцатиперстной и тощей кишки и синтезируемую в виде зимогена, проэнтеропептидазы , который требует активации дуоденазой или трипсином. TTSP синтезируются в виде одноцепочечных зимогенов с N-концевыми пропептидными последовательностями разной длины. Эти ферменты активируются расщеплением на карбоксильной стороне остатков лизина или аргинина, присутствующих в высококонсервативном мотиве активации. Предполагается, что после активации TTSP остаются связанными с мембраной за счет консервативной дисульфидной связи, связывающей про- и каталитические домены.

В случае энтеропептидазы крупного рогатого скота первичный продукт трансляции включает 1035 остатков с ожидаемой массой 114,9 кДа. Обнаруженная кажущаяся масса около 160 кДа соответствует указанному содержанию углеводов 30-40% с равными количествами нейтрального и аминосахара. Сайт активационного расщепления после того, как Lys800 расщепляет тяжелую и легкую цепи зрелой энтеропептидазы крупного рогатого скота. Существует 17 потенциальных сайтов N-связанного гликозилирования 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. Тяжелая цепь влияет на специфичность энтеропептидазы. Нативная энтеропептидаза устойчива к ингибитору трипсина сои. Однако выделенная легкая цепь является тонкой, независимо от того, получена ли она путем ограниченного восстановления природного белка или путем мутагенеза и экспрессии в клетках COS . 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 при нагревании или ацетилировании. Такое поведение подразумевает, что каталитический центр и один или несколько вторичных сайтов связывания субстрата важны для оптимального распознавания трипсиногена.

Энтеропептидаза человека - легкая цепь

Деятельность

Несмотря на свое альтернативное название (энтерокиназа), энтеропептидаза представляет собой сериновую протеазу, которая катализирует гидролиз пептидных связей в белках и, в отличие от других киназ , не катализирует перенос фосфатных групп. Энтеропептидаза проявляет трипсиноподобную активность , расщепляя белки после лизина в конкретном сайте расщепления ( Asp -Asp-Asp-Asp-Lys). Это расщепление приводит к трипс-независимой активации других зимогенов поджелудочной железы, таких как химотрипсиноген, проэластаза, прокарбоксипептидаза и пролипаза в просвете кишечника. Поскольку про-область трипсиногена содержит эту последовательность, энтеропептидаза катализирует ее активацию in vivo :

трипсиноген → трипсин + про-область ( Val -Asp-Asp-Asp-Asp-Lys)

Генетика и актуальность болезни

В организме человека, энтеропептидаза кодируются TMPRSS15 ген (также известный как ENTK, и ранее как PRSS7 ) на хромосоме 21q21 . Некоторые бессмысленные мутации и мутации сдвига рамки считывания в этом гене приводят к редкому рецессивному заболеванию, характеризующемуся тяжелой недостаточностью развития у пораженных младенцев из-за недостаточности энтеропептидазы. 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 врожденной недостаточностью энтеропептидазы. 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-концевую аффинную метку (такую ​​как поли- His ), связанную этой последовательностью, может быть расщеплен энтеропептидазой для получения целевого белка после очистки белка . Напротив, N-концевая пропоследовательность протеаз, которая должна быть расщеплена перед активацией, может быть мутирована, чтобы сделать возможной активацию энтеропептидазой.

использованная литература

внешние ссылки

• Энтеропептидаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)