Proteaza to nie jeden związek, lecz szerokie grono rozmaitych enzymów proteolitycznych, należących do grupy hydrolaz odpowiedzialnych za hydrolizę wiązania peptydowego w substratach białkowych oraz peptydach. Związki te pełnią kluczową rolę w organizmie człowieka, warunkując przebieg najważniejszych reakcji już na poziomie komórkowym. W medycynie są też wykorzystywane jako leki.
Proteaza – charakterystyka
Typowy genom ludzki zawiera około 2% genów, które odpowiedzialne są za kodowanie enzymów proteolitycznych. Do najistotniejszych i najlepiej poznanych proteaz zaliczamy następujące:
- kaspazy – kontrolują apoptozę, są ściśle związane z układem odpornościowym. Zalicza się do nich między innymi kaspazę-8;
- katepsyny – proteazy lizosomalne, prowadzące do hydrolitycznej degradacji łańcuchów białkowych zaangażowanych w rozkład komórek. Istotne znaczenie ma tutaj katepsyna D, katepsyna G i katepsyna B;
- konwertaza angiotensyny – wpływa na skurcz błony mięśniowej wszystkich naczyń krwionośnych ustroju. Współcześnie szeroko stosowane w medycynie są leki będące inhibitorami konwertazy angiotensyny (tzw. inhibitory ACE);
- proteaza HIV-1 – niezbędna do reprodukcji i dojrzewania wirusa ludzkiego niedoboru odporności, czyli wirusa HIV;
- tkankowy aktywator plazminogenu – alkaliczna, serynowa endoproteaza, przekształcająca plazminogen do plazminy. To zaś prowadzi do rozpuszczania się skrzepów;
- proteasom 26 S – odpowiada za degradację ponad 80% wcześniej ubikwitynowanych białek komórkowych.
Takich grup proteaz jest jednak znacznie więcej, a wiele z tych związków wciąż znajduje się na etapie badań, ponieważ ich dokładne znaczenie nie zostało wyjaśnione. Ze względu na miejsce hydrolizy proteazy dzielimy na egzopeptydazy i endopeptydazy. Natomiast ze względu na mechanizm proteolizy związki te dzieli się 5 grup: proteazy aspartylowe (nazywane te z asparaginowymi), proteazy cysteinowe, proteazy treoninowe, proteazy serynowe oraz metaloproteinazy.
Proteaza – funkcje
Proteazy regulują wiele kluczowych procesów fizjologicznych zachodzących w organizmie człowieka. Kontrolują aktywację, syntezę oraz degradację białek. W efekcie wpływają m.in. za zapłodnienie, trawienie, wzrost wszystkich tkanek, dojrzewanie płciowe, starzenie się, a nawet śmierć organizmu. Regulują wszystkie ścieżki metaboliczne ustroju, uczestniczą w procesach krzepnięcia krwi oraz tworzą układ dopełniacza, tak ważny dla wysokiego poziomu odporności.
Pełnią także ważną funkcję w replikacji oraz rozprzestrzenianiu się wirusów, bakterii oraz pasożytów. Odpowiadają za skuteczną transmisję choroby wywoływanej przez te patogeny. Z tego powodu stanowią istotny cel w przypadku leczenia wielu chorób.
Proteazy – znaczenie medyczne
Oddziałując na proteazy, można realnie wpływać na przebieg wielu chorób. Udowodniono, że hamowanie proteazy HIV-1 w cyklu życiowym wirusa HIV jest jedną z możliwości hamowania rozwoju zespołu nabytego niedoboru odporności (AIDS) w organizmie. Dlatego inhibitory proteazy HIV-1, takie jak amprenawir, typranawir lub darunawir, stosuje się współcześnie w wysoce aktywnej terapii antyretrowirusowej.
Inhibitory ACE i wpływające na układ renina-angiotensyna-aldosteron są natomiast wykorzystywane w kardiologii. Renina jest enzymem proteolitycznym wydzielanym przez nerki, odpowiedzialnym za podwyższenie ciśnienia tętniczego krwi. W medycynie używa się inhibitorów proteazy, takich jak boceprewir i telaprewir, do leczenia wirusowego zapalenia wątroby. Z kolei tkankowy aktywator plazminogenu wykorzystuje się w niektórych przypadkach chorób zakrzepowych, zwłaszcza w terapii zawału serca, udaru mózgu i zatoru tętnicy płucnej.
Choroby związane z zaburzeniem ilości proteaz
Zachwianie równowagi w czynności proteaz najczęściej prowadzi do licznych zaburzeń metabolicznych, których częstotliwość występowania w ostatnich latach znacznie wzrasta. Uważa się, że to właśnie enzymy proteolityczne mają kluczowy wpływ na rozwój chorób takich jak: nowotwory, cukrzyca, schorzenia neurodegeneracyjne, infekcje bakteryjne i infekcje wirusowe. Właśnie dlatego ogromnym zainteresowaniem cieszą się one wśród firm farmaceutycznych, poszukujących nowoczesnych leków. Szacuje się, że stanowią nawet do 10% wszystkich leków na rynku.
Polecane produkty:
|
Kolagen naturalny
Kolagen do picia to naturalny produkt z opatentowaną formułą Peptiplus® hydrolizowanego kolagenu. Dzięki temu jest bardzo wysokiej wchłanialności ... Zobacz więcej... |
Bibliografia
- Tokarzewicz A., Gorodkiewicz E., Proteazy: znaczenie, rola i oznaczanie, Chemik, 2/2015.
- Jankiewicz U., Koblak S., Wierzchowski P., Russel S., Charakterystyka biochemiczna proteazy syntetyzowanej przez Streptomyces rimosus, Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 18/2018.
- Bijak M., Ponczek M., Nowak P., Proteazy serynowe i ich klasyfikacja według systemu Merops, Problemy Nauk Biologicznych, 1/2015.
