Распад белков в клетке, или тканевой протеолиз.

Этот путь пополняет фонд на . Распад белков в клетке катализируют протеолитические ферменты – протеиназы. Скорость обновления индивидуальных белков различна - от нескольких суток (белки плазмы крови) до нескольких минут (инсулин). В среднем t белка у человека составляет 80 суток.

Классификация протеиназ:

I. По катализируемой реакции.

Относятся к 3 классу и 4 подклассу.

C

N

В зависимости от расположения разрываемой или пептидной связи ферменты делятся на 2-е группы:

 

 

 

 

1 2 3 7 5 4 6

· Экзопептидазы (действуют около концевых молекул)

· Эндопептидазы (действуют на внутренние пептидные связи)

Если экзопептидаза отщепляет одну аминокислоту от N-конца, то называется аминопептидаза (1), если отщепляется дипептид с N-конца, то фермент называется дипептидилпептидаза (2). Если отщепляется одна аминокислота с С-конца - карбоксипептидаза (4), если отщепляется дипептид с С-конца – пептидилдипептидаза (5).

Если экзопептидаза действует на свободный дипептид, то фермент называется дипептидаза (6).

Если фермент, действуя или на N-конец, или на C-конец, отщепляет аминокислоту, присоединённую изопептидной связью, или замещённую α-NH2- или α-COOH-группу, то он относится к группе ω-пептидаз (N-формилметионил-пептидаза, пептидил-глицинамидаза).

Эндопептидазы (7) разрывают не концевые, а внутренние пептидные связи. Если пептидаза действует на олигопептиды или полипептиды, меньше, чем белки, то она называется олиго пептидизой.

II. По химической природе катализируемого центра:

1. Сериновые (имеют в активном центре серин);

2. Цистеиновые, или тиоловые, - остаток серина;

3. Аспарагиновые (аспартильные, карбоксипептидазы), имеют в активном центе 2 остатка аспартата.

4. Металлопроиназы - необходим ион металлы: Zn, Ca.

Сериновые, цистеиновые и металлопротеиназа. Аспарагиновая пептидаза разрывает только внутренние связи, а остальные - и те, и другие. Возможно существование мультипептидаз, в молекуле которых присутствуют разные активные центры.

III. По локализации ферментов в клетке.

1. Лизосомные

2. Нелизосомные

Нелизосомные - находятся в разных субклеточных структурах: ядро, рибосомы, митохондрии, цитоплазма. Оптимальное значение pH нейтральное или слабощелочное. Представителем нелизосомных протеиназ являются кальпаины (кальпаины) – Ca-активируемые нейтральные тиоловые протеиназы.

Основная часть белков распадается в клетке под действием лизосомных протеиназ, которые называются катепсины, активные в кислой среде, и обозначаются латинскими заглавными буквами.

Тиоловые катепсины, которые обозначаются латинскими буквами B, L, M, N, S, T, H, составляют до 70% лизосомных протеиназ, наиболее активны и расщепляет до 85% белков. Около 20% лизосомных протеиназ приходится на сериновые (катепсин G), менее 10% - аспартильные протеиназы (катепсин D, E) и незначительная часть - на металлопротеиназы.

Протеолиз может быть 2-х видов.

1. Полный (тотальный) – расщепление всей белковой молекулы до аминокислот.

2. Частичный (ограниченный, лимитированный) – это отщепление части белковой молекулы с целью получения к.п. активной молекулы из неактивного предшественника.

Основные причины тканевого протеолиза:

1. Старение белков, неправильный синтез, повреждение, денатурация. Денатурированные белки как вы знаете, легче расщепляются протеолитическими ферментами.

2. Частичный протеолиз:

a. отщепление аминокислотного остатка, запускающего синтез белка

b. удаление сигнальных последовательностей, необходимых для внутриклеточного транспорта белка:

c. получение активных ферментов, гормонов, структурных белков;

d. изменение (модификации) свойств уже активных молекул вплоть до их инактивации, благодаря ограниченному протеолизу из белка-предшествинника получаются биологически активные молекулы ферментов (подобно образованию пепсина из пепсиногена), гормонов (из пре-, про-инсулина), структурных белков (коллагена).

3. Регуляция концентрации белков. При адаптации к изменившемся условиям окружающей среды (холод, физическое напряжение, гипоксия) в клетке синтезируются дополнительное количество белков с различными свойствами (ферменты, структурные белки, гормоны). Эти индуцированные белки обладают повышенной чувствительностью к протеиназам и быстро распадаются после выполнения своей функции. Таким образом, протеолитические ферменты стирают структурный след адаптации.

4. Мобилизация эндогенного белка с энергетическими и пластическими целями (особенно при голодании).