Les protéases (protéinases, peptidases et enzymes protéolytiques) jouent un rôle très important dans la vie humaine. À ce jour, plus de 500 de ces enzymes ont été identifiées dans le corps humain, qui sont codées par 2 % de tous les gènes. L'activité protéolytique est observée dans toutes les formes de vie et les virus.
Classement principal
Sur la base du résidu catalytique, les protéases peuvent être divisées en 7 grands groupes:
- Serine - utilisation d'alcool sérine.
- Cystéine - l'utilisation de thiol de cystéine.
- Thréonine - renouvellement de l'alcool secondaire thréonine.
- Aspartique - utilisant de l'acide carboxylique aspartate.
- Glutamic - en utilisant le glutamate d'acide carboxylique.
- Métalloprotéase - rotation des métaux, généralement du zinc.
- Asparagine peptide lyases - L'asparagine est utilisée pour effectuer une réaction d'exclusion (ne nécessitant pas d'eau).
Les protéases ont d'abord été regroupées en 84 familles selon leur activité protéolytique, etclassés en 4 types catalytiques:
- sérine;
- cystéine;
- aspartique;
- métal.
Signification
L'activité protéolytique totale joue un rôle important dans de nombreux processus corporels. Ce sont la fécondation, la digestion, la croissance, la maturation, le vieillissement et même la mort. Les protéases régulent de nombreux processus physiologiques en contrôlant l'activation de la synthèse et la détérioration des aliments protéinés. Ils jouent un rôle important dans la reproduction et la propagation des virus, des bactéries et des parasites et sont donc responsables de la transmission efficace des maladies causées par des substances pathogènes. Ces enzymes permettent aux cellules tumorales de se diviser, de remplir l'espace intercellulaire et les vaisseaux sanguins des poumons et de se propager à d'autres tissus du corps.
Fonctions biologiques
L'activité protéolytique a les fonctions suivantes:
- Traitement post-traductionnel. Comprend l'élimination de la méthionine et/ou la conversion d'une protéine inactive ou non fonctionnelle en une unité active.
- Clivage des protéines précurseurs. Cela est nécessaire pour s'assurer que la protéase n'est activée que dans l'emplacement et le contexte corrects. Une activité protéolytique inappropriée peut être très dommageable pour le corps.
- Dégradation des protéines. Peut se produire de manière intracellulaire ou extracellulaire. Remplit un certain nombre de fonctions: élimine les protéines endommagées et anormales; empêche leur accumulation; sert à réguler les processus cellulaires en éliminantenzymes.
- Digestion. Les protéines provenant des aliments sont décomposées en chaînes peptidiques par la pepsine, la trypsine, la chymotrypsine et l'élastase. Pour éviter une activation inappropriée ou prématurée des enzymes digestives (qui peuvent provoquer une pancréatite), elles agissent comme un zymogène inactif.
Enzymes
Les enzymes protéolytiques se trouvent dans les bactéries, les virus, certains types d'algues et de plantes. Mais la plupart d'entre eux sont chez les animaux. Il existe différents types d'activité protéolytique des enzymes. Ils sont classés selon les sites dans lesquels la dégradation des protéines est catalysée. Les deux groupes principaux sont les exopeptides et les endopeptidases. Dans le corps, les matériaux protéiques sont initialement attaqués par la pepsine. Lorsque la protéine passe dans l'intestin grêle, elle est partiellement digérée par l'estomac. Ici, il est exposé aux enzymes protéolytiques sécrétées par le pancréas. Ensuite, les enzymes pancréatiques sont activées dans l'intestin, convertissant les protéines en acides aminés facilement absorbés par ses parois. Ainsi, le pancréas est protégé de l'autodigestion.
Bactéries
Les protéases microbiennes sont l'un des groupes importants dans la production industrielle et commerciale d'enzymes. Des études ont été menées pour déterminer l'activité protéolytique des bactéries afin d'élucider leurs rôles dans la pathogenèse des maladies infectieuses. L'accent a été mis sur l'examen des bactéries lactiques de divers yaourts et laits fermentés. Ils sont largement répandus dans la nature. Ce sont les lactobacilles, les lactocoques, les bifidobactéries, les streptocoques, les entérocoques et les sporolactobacilles. Ils sont divisés en espèces, sous-espèces, variantes et souches.
L'activité protéolytique est une caractéristique très importante des bactéries lactiques. Les protéases bactériennes sont des enzymes qui catalysent les liaisons peptidiques d'hydrolyse dans les protéines et les polypeptides. Ils jouent un rôle important dans les biotechnologies industrielles et pharmaceutiques. Des études ont montré que 13 souches ont une activité protéolytique. Cinq d'entre eux, à savoir L1, L2, L6, L7, L9 ont montré l'activité la plus élevée.
Peptins
L'activité protéolytique de la pepsine est mesurée sous l'influence d'un champ magnétique sur le corps. La structure moléculaire de la pepsine est caractérisée par une symétrie D-spatiale. Le pepsinogène proenzyme inactif est synthétisé dans les cellules de la muqueuse gastrique. Il est également présent dans divers fluides biologiques (sang, urine, liquide séminal et céphalo-rachidien). Le pepsinogène est caractérisé par une activation autocatalytique. Sa sécrétion est stimulée par le nerf vague, les fibres sympathiques, la gastrine, l'histamine, la sécrétine et la cholécystokinine. La gastrine agit comme un stimulateur des cellules pariétales. Ce polypeptide existe sous 2 formes contenant 34 et 17 acides aminés. Les mesures de l'activité protéolytique de la pepsine par rapport à l'hémoglobine standard ont révélé des changements similaires dans l'activité digestive de l'enzyme.
Protéolyse et maladie
Protéolytique anormall'activité est associée à de nombreuses maladies. Dans la pancréatite, la fuite de protéases et leur activation prématurée dans le pancréas entraînent une auto-inflammation du pancréas. Les personnes atteintes de diabète peuvent avoir une activité accrue des lysosomes et la dégradation de certaines protéines peut être considérablement augmentée. Les maladies inflammatoires chroniques (polyarthrite rhumatoïde) peuvent entraîner la libération d'enzymes lysosomales dans l'espace extracellulaire. Cela détruit les tissus environnants. Un déséquilibre entre les protéases et les antiprotéases peut entraîner la destruction du tissu pulmonaire dans l'emphysème causé par le tabagisme.
Les autres maladies comprennent la dystrophie musculaire, la dégénérescence cutanée, les maladies respiratoires et gastro-intestinales, les tumeurs malignes.
Protéolyse non enzymatique
Le squelette protéique est très stable dans l'eau à pH neutre et à température ambiante, bien que le taux d'hydrolyse des différentes liaisons peptidiques puisse varier. La demi-vie de la désintégration des liaisons peptidiques varie de 7 à 350 ans.
Des acides minéraux puissants peuvent facilement hydrolyser les liaisons peptidiques des protéines. La manière standard d'hydrolyser une protéine est de la chauffer à 105°C ou de la tremper dans de l'acide chlorhydrique pendant 24 heures.
Méthode de détermination
Il existe plusieurs méthodes pour déterminer l'activité protéolytique. Par exemple, l'hydrolyse de la caséine, de l'hémoglobine ou de l'azocaséine. La première méthode n'est pas chère, mais la caséine est difficile à dissoudre. La méthode d'hydrolyse de l'hémoglobine est plus coûteuse. Lors de son utilisation, le substrat doit être dénaturé. La troisième méthode évite cela, mais elle n'est pas non plus bon marché. La méthode la plus rapide et la moins coûteuse est l'utilisation d'un substrat laitier. Il comprend moins d'équipement et peut être utilisé dans des cours de formation. Tout ce qu'il faut, c'est du lait écrémé et un bain-marie.
Procédure expérimentale
Deux millilitres d'une solution tampon (acétate de sodium pH 5,0 contenant du CaCI2) sont ajoutés à 3 millilitres de lait écrémé. Ce mélange est maintenu à 30°C dans un bain-marie pendant 10 minutes. Pour voir le processus de coagulation du lait, une source de lumière est utilisée. Il sautille autant de secondes qu'il faut pour coaguler un morceau de lait de la taille d'une tête d'épingle. Une période adéquate pour la précision se situe entre une et deux minutes. Le bloc enzymatique est défini comme la quantité nécessaire pour former le premier fragment coagulé en une minute dans les conditions expérimentales choisies.
Protéases comme agents antiviraux
Actuellement, il existe un certain nombre de médicaments approuvés ayant une activité protéolytique pour le traitement des infections virales. La plupart sont principalement utilisés pour traiter le virus de l'herpès, le virus de l'immunodéficience humaine, les infections respiratoires syncytiales et les infections par le virus de la grippe A. Ce sont des analogues nucléosidiques qui agissent en inhibant la synthèse de l'ADN viral.
Les recherches menées au cours de la dernière décennie ont montré que les protéases sont une exigence absolue dans le cycle de vie de nombreux virus. L'influence se produit soitpar clivage de protéines précurseurs de haut poids moléculaire pour obtenir des produits fonctionnels, ou par catalyse de protéines structurales nécessaires à l'assemblage et à la morphogenèse des particules virales.
À ce jour, quatre inhibiteurs de la protéase ont été approuvés:
- "Saquinavir" (Invirase, Ro 31-8959).
- Indinavir (Crixivan, MK-639).
- "Ritonavir" (Norvir, AVT-538).
- "Nelfinavir" (Viracept, AG1343).
Autres drogues
Les protéases de Picornavirus constituent l'une des plus grandes familles d'agents pathogènes humains médicalement importants. Les entérovirus sont associés à divers syndromes cliniques, notamment les maladies des voies respiratoires supérieures, la méningite aseptique, l'encéphalite, la myocardite, les maladies des mains, des pieds et de la bouche. Dans ce cas, les protéases aideront. Expectorants à activité protéolytique:
- "Trypsine".
- "Ribonucléase".
- "Chimozine"
Un autre antirhinovirus potentiel est Pleconaril.
