Protease

Protease (gr. proteios - primær; ase - enzym) - Proteinase. Et enzym som spalter proteiner. Proteaser kløyver peptidbindinger i protein. Eksoproteaser spalter av en aminosyre ad gangen fra den terminale enden, amino- eller karboksyprotease avhengig av fra hvilken ende. Endoprotaser kutter inne i proteinet nær spesielle aminosyrer f.eks. serinprotease, aspartatprotease og cysteinprotease. Frukt kan også inneholde spesielle proteaser f.eks. bromelain fra ananas, ficin fra fiken og papain fra papaya.

Proteaser (proteinaser) finnes hos alle prokaryoter og eukaryoter. De har en viktig rolle i metabolismen, men aktiviteten må være strengt regulert og uttrykt for å unngå mulige skadevirkninger. Proteaser blir ofte laget som inaktive preproteiner, og substratspesifisiteten styrer til en viss grad aktiviteten. For eksempel blir trypsin hos dyr laget som et inaktivt trypsinogen, og proteasen angriper bare peptidbindinger med karboksylgruppen til lysin eller arginin. Det finnes også et antitrypsin protease inhibitor. Peptidaser kan bli klassifisert ut fra strukturell eller evolusjonær likhet, for eksempel likhetstrekk i det katalyttiske sete på enzymet. Ekso- og endo-peptidase, aminopeptidase, dipeptidyl peptidase.Proteaser deltar i katabolismen av proteiner, hydrolyserer og bryter peptidbindinger i proteiner. De er inndelt i mange kategorier: sure, basiske eller nøytrale. En annen inndeling av proteaser cysteinprotease, cystein-aspartat protease, serinprotease, threoninprotease, aspartatprotease, glutamatprotease, eller metalloproteinprotease(Zn). Hos planter utgjør serinproteaser den største gruppen. Subtilisiner er en gruppe serinproteaser som også finnes hos bakterier mange av dem lever i jord f.eks. Bacillus subtilis og Bacillus amyloliquefaciens. Clp-proteaser er en familie ATP-avhengige serinprotaser i bakterier, men finnes også i mitokondrier og kloroplaster.

Proteaser finnes i vakuoler og er viktige ved N-sirkulering,  aldring, autofagi og programmert kontrollert celledød.  Mørke, tørke, næringsmangel og soppangrep kan gi aldring hos planter.

Selektiv degradering av proteiner kan også skje via merking med ubiquitin og deretter nedbrytning via proteasomer.

Papain er en cystein protease fra lateks utskilt fra papaya (Carica papaya) i papayafamilien (Caricaceae), som også inneholder chymopapain. Papain, samt blader fra papaya og ananas er blitt brukt til mørning av kjøtt.

Calpainer er er kalsium-avhengig ikke-lysosomal cysteinproteaser. DEK1 (defective Kernel I) er et fytocalpain som deltar i utvikling av aleuronlaget i korn, og epidermiscellene i embryo.

Caspaser er cystein-aspartat proteaser som deltar i programmert celledød (apoptose), nekrose og betennelser hos dyr. Planter har også programmert kontrollert celledød, men man har ikke funnet ortologer til caspase-gener i planter. Subtilisin-lignende proteiner som saspase er foreslått som alternativ. Subtilisin er en serin protease isolert fra Bacillus subtilis.

Cathepsin B er eksempel på en lysosomal cystein protease hos dyr.

Ficin (ficain) fra lateks til Ficus. i morbærfamilien (Moraceae).

Bromelain fra ananas (Ananas comosus) i ananasfamilien (Bromeliaceae).

Fordøyelse av protein i maten spaltet av proteaser

I fordøyelsen i magetarmsystemet blir proteinet omdannet til aminosyrer. Protease spalter protein i mindre biter , peptider,  og disse deles videre opp i mindre deler katalysert av peptidaser

\(\text{protein}\;_{\;\implies}^{\text{protease}} \;\text{peptider}\;\; _{\;\;\implies} ^{\text{peptidase}}\text{aminosyrer}\)

Protein som kommer ned i magesekken stimulerer mageslimhinnen til å skille ut hormonet gastrin som aktiverer utskillelse av saltsyre (HCl) fra parietalcellene langs veggen av magesakken. Det sure miljøet (pH 1-2.5) virker antiseptisk, dreper bakterier, og gjør proteiner letter nedbrytbare. Gastrin aktiverer utskillelse av proenzymet pepsinogen fra celler i magesekkveggen, og i det sure miljøet blir  pepsinogen omdannet til aktivt proteaseenzym,  pepsin. Pepsin spalter peptidbindinger i proteinene ved leucin og de aromatiske aminosyrene, og det dannes peptider. Når det sure mageinnholdet kommer over i tynntarmen aktiverer syren utskillelse av hormonet sekretin. Sekretin  i blodet får bukspyttkjertelen (pankreas) til å skille ut hydrogenkarbonat (HCO3-) som nøytraliserer saltsyren. Aminosyrer som kommer inn i tolvfingertarmen gir frigivelse av hormonet kolecystokinin i blodet, som deretter aktiverer syntese og utskillelse fra eksokrine celler  pankreasproteasene trypsinogen som omdannes til aktivt trypsin, kymotrypsinogen omdannet (→) til  kymotrypsin og prokarboksypeptidaser → karboksypeptidase. Omforming fra proenzym til aktive enzymer gjøres ved at enteropeptidaser spalter av deler av proenzymet. På denne måten kan de eksokrine celler i pankreas beskytte seg mot å bli nedbrutt av de aktive proteaser. Trypsin, kymotrypsin og karboksypeptidase, nå ved ca. pH 7, spalter peptidene (laget av pepsin) ved spesifikke amidbindinger. og det blir dannet frie aminosyrer som kan bli tatt opp av slimhinnen på villi i tynntarmen.

Proteasehemmere (proteaseinhibitorer)

Planter inneholder en lang rekke med protease inhibitorer. Disse inhibitorene kan interagere med proteaser i dyr og mennesker. Det finnes naturlige og kunstige proteasehemmere (proteaseinhibitorer) som blokkerer enzymaktiviteten til proteaser. Proteaser forekommer overalt i cellen. Ødelegges og knuses celler starter straks proteasene med å nedbryte protein. Dette har betydning for utbyttet hvis man skal isolere enzymer eller andre proteiner fra plantevev.

MEROPS The peptidase Database

Tilbake til hoveside

Publisert 4. feb. 2011 10:43 - Sist endret 16. mars 2020 10:17