Протеолиз

Схема действия эндопептидаз и экзопептидаз

Протеолиз — процесс ферментативного гидролиза белков, катализирующийся протеолитическими ферментами (протеазами).

Протеолиз играет большую роль в следующих процессах в организме:

• расщепление до аминокислот белков пищи, благодаря действию на них пищеварительных ферментов в желудке и тонкой кишке;
• расщепление собственных белков организма в процессе метаболизма;
• образование ферментов, гормонов и биологически активных пептидов из их неактивных предшественников;
• в растениях протеолиз участвует в мобилизации запасных белков семян при прорастании.

Действие протеолитических ферментов может быть разделено на две различные категории:

• ограниченный протеолиз, в котором протеаза специфически расщепляет одну или несколько пептидных связей в белке-мишени, что обычно приводит к изменению функционального состояния последнего: ферменты, например, при этом становятся активными, а прогормоны превращаются в гормоны;
• неограниченный или тотальный протеолиз, при котором белки распадаются до своих аминокислот.

Протеазы классифицируются по типу их механизма катализа. Международный союз по биохимии и молекулярной биологии выделяет четыре класса протеаз:

• Сериновые протеазы
• Аспарагиновые протеазы
• Цистеиновые протеазы
• Металлопротеазы

По месту атаки молекулы субстрата протеолитические ферменты делятся на эндопептидазы и экзопептидазы:

• Эндопептидазы, или протеиназы, расщепляют пептидную связь внутри пептидной цепи. Они «узнают» и связывают короткие пептидные последовательности субстратов и относительно специфично гидролизуют связи между определенными аминокислотными остатками.
• Экзопептидазы гидролизуют пептиды с конца цепи: аминопептидазы — с N-конца, карбоксипептидазы — с С-конца. Наконец, дипептидазы расщепляют только дипептиды.

Ограниченный протеолиз

Ограниченный протеолиз — процесс расщепления одной или нескольких пептидных связей в молекуле белка ферментом-протеазой. Ограниченный протеолиз является одной из регуляторных посттрансляционных модификаций. Ограниченный протеолиз может изменять такие свойства белка, как ферментативная активность, способность связываться с другими белками, внутриклеточная локализация.

Примеры ограниченного протеолиза

Ограниченный протеолиз может использоваться клеткой для разных целей:

• для отщепления N- и С-концевых сигнальных последовательностей в процессе внутриклеточного транспорта белка^[1];
• для удаления вспомогательной части полипептидной цепи пробелка, которая помогает формировать правильную третичную структуру (С-пептид в проинсулине);
• для активации предшественников ферментов (пищеварительные ферменты, протеазы свёртывания крови^[2]);
• для изменения локализации белка (некоторые цитоплазматические белки переходят в ядро после ограниченного протеолиза: SREBP, NF-κB^[3], YB-1^[4]);
• для получения физиологически активных олигопептидов из белка-предшественника (расщепление проопиомеланокортина с образованием эндорфина, адренокортикотропного гормона, α- и γ-меланоцитстимулирующих гормонов и других физиологически активных пептидов);
• разрезание перемычки между доменами белка, при этом домены обычно остаются в контакте друг другом (созревание дифтерийного токсина^[2], формирование фактора пролиферации клеток HCF-1;
• для разделения белковых глобул в полибелках (это характерно для вирусов)^[5];
• для получения нескольких изоформ белка (ограниченный протеолиз белков Stat5 и Stat6 приводит к формированию их изоформ, лишённых доменов, активирующих транскрипцию)

Примечания

1. ↑ Пушкина Н. В. (1998). Посттрансляционные модификации белков, издательство РГУ, Ростов-на-Дону
2. ↑ ^{1 2} Степанов В. М. (1996). Молекулярная биология. Структура и функции белков, «Высшая школа», Москва.
3. ↑ Goulet, B. and Nepveu, A. (2004). «Complete and limited proteolysis in cell cycle progression». Cell Cycle 3: 986—989. PMID 15254406.
4. ↑ Sorokin, A.V., Selyutina, A.A., Skabkin, M.A., Guryanov, S.G., Nazimov, I.V., Richard, C., Th'ng, J., Yau, J., Sorensen, P.H., Ovchinnikov, L.P., and Evdokimova, V. (2005). «Proteasome-mediated cleavage of the Y-box-binding protein 1 is linked to DNA-damage stress response». Embo J 24: 3602—3612. DOI:10.1038/sj.emboj.7600830. PMID 16193061.
5. ↑ Bianchi, E. and Pessi, A. (2002). «Inhibiting viral proteases: challenges and opportunities». Biopolymers 66: 101—114. PMID 12325160.

См. также

• Протеаза
• Ангиотензин
• Кинины
• Проферменты
• Эндопептидаза
• Экзопептидаза

Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.