Proteináza nebo proteáza je jakýkoli enzym, který vede proteolýzu, tedy začíná proteinový katabolismus hydrolýzou peptidových vazeb, které spojují aminokyseliny v polypeptidovém řetězci, které tvoří molekulu proteinu.
Proteázy threoninu a kyseliny glutamové byly popsány až v roce 1995, respektive 2004. Mechanismus používaný k štěpení peptidové vazby spočívá ve vytvoření aminokyselinového zbytku, který má cystein a threonin (peptidázy) nebo molekulu vody (peptidázy kyseliny asparagové, metalo- a kyseliny glutamové) nukleofilní, takže může napadnout peptid-karboxylovou skupinu. Jedním ze způsobů, jak vytvořit nukleofil, je katalytická triáda, kde se histidinový zbytek používá k aktivaci serinu, cysteinu nebo threoninu jako nukleofilu.
Alternativně mohou být proteázy klasifikovány podle optimálního pH, ve kterém jsou aktivní:
Proteázy se vyskytují přirozeně ve všech organismech. Tyto enzymy se podílejí na mnoha fyziologických reakcích od prostého trávení potravinových bílkovin až po vysoce regulované kaskády (např.
kaskáda srážení krve, systém komplementu, apoptózové dráhy a kaskáda aktivující prophenoloxidázu bezobratlých). Peptidázy mohou buď narušit specifické peptidové vazby (omezená proteolýza) v závislosti na aminokyselinové sekvenci bílkoviny, nebo rozložit kompletní peptid na aminokyseliny (neomezená proteolýza). Aktivita může být destruktivní změnou, která ruší funkci bílkoviny nebo ji tráví na její hlavní složky; může být aktivací funkce, nebo může být signálem v signální dráze.
Bakterie také vylučují proteázy za účelem hydrolýzy (trávení) peptidových vazeb v proteinech, a proto rozkládají proteiny na jejich základní monomery.
Vylučovaná bakteriální proteáza může také působit jako exotoxin a být příkladem virulentního faktoru v bakteriální patogenezi. Bakteriální exotoxické proteázy ničí extracelulární struktury. Proteázové enzymy se také hojně používají v chlebovém průmyslu v chlebových přípravcích.
Proteázy, známé také jako proteinázy nebo proteolytické enzymy, jsou velkou skupinou enzymů. Proteázy patří do třídy enzymů známých jako hydrolázy, které katalyzují reakci hydrolýzy různých vazeb za účasti molekuly vody.
Proteázy se podílejí na trávení dlouhých proteinových řetězců do krátkých fragmentů, štěpení peptidových vazeb, které spojují zbytky aminokyselin. Některé z nich mohou oddělit terminální aminokyseliny z proteinového řetězce (exopeptidázy, jako jsou aminopeptidázy, karboxypeptidáza www
A); ostatní útočí na vnitřní peptidové vazby proteinu (endopeptidázy, jako jsou trypsin, chymotrypsin, pepsin, papain, elastáza).
Proteázy jsou rozděleny do čtyř hlavních skupin podle charakteru jejich katalyticky aktivního místa a podmínek působení: serinové proteinázy, cysteinové (thiolové) proteinázy, aspartické proteinázy a metalloproteinázy. Připojení proteázy k určité skupině závisí na struktuře katalytického místa a aminokyselině (jako jedné ze složek) nezbytné pro její aktivitu.
Proteázy se používají v celém organismu k různým metabolickým procesům. Kyselé proteázy vylučované do žaludku (například pepsin) a serinové proteázy přítomné v duodenu (trypsin a chymotrypsin) nám umožňují trávit bílkoviny v potravě; proteázy přítomné v krevním séru (trombin, plasmin, Hagemanův faktor atd.) hrají důležitou roli při srážení krve, stejně jako rozpad sraženin a správné působení imunitního systému. Další proteázy jsou přítomny v leukocytech (elastáza, katepsin G) a hrají několik různých rolí v metabolické kontrole. Proteázy určují životnost dalších bílkovin hrajících důležitou fyziologickou roli jako hormony, protilátky nebo jiné enzymy – to je jeden z nejrychlejších regulačních mechanismů „zapnutí“ a „vypnutí“ ve fyziologii organismu.
Složitým kooperativním působením mohou proteázy postupovat jako kaskádové reakce, které vedou k rychlému a efektivnímu zesílení reakce organismu na fyziologický signál.
Proteázy jsou součástí mnoha pracích prostředků.
Funkci peptidáz inhibují enzymy inhibitoru proteázy. Příkladem inhibitorů proteázy je třída serpinů (inhibitorů serinové proteázy nebo peptidázy), které obsahují alfa 1-antitrypsin. Dalšími serpiny jsou inhibitor komplementu 1, antitrombin, alfa 1-antichymotrypsin, inhibitor aktivátoru plazminogenu 1 (koagulace, fibrinolýza) a nedávno objevený neuroserpin.
Přírodní proteázové inhibitory zahrnují rodinu proteinů lipokalinu, které hrají roli v regulaci a diferenciaci buněk. Bylo zjištěno, že lipofilní ligandy, navázané na proteiny lipokalinu, mají schopnost inhibovat nádorové proteázy. Přírodní proteázové inhibitory nelze zaměňovat s proteázovými inhibitory používanými v antiretrovirové terapii. Některé viry, mezi nimiž je i HIV, jsou na proteázách závislé ve svém reprodukčním cyklu. Proto se proteázové inhibitory vyvíjejí jako antivirové prostředky.
Je známo, že proteinázy, které jsou samy proteiny, jsou štěpeny jinými molekulami proteázy, někdy stejné odrůdy. To může být důležitá metoda regulace aktivity peptidázy.
Oblast výzkumu proteázy je obrovská. Barrett a Rawlings odhadli, že každý rok je publikováno přibližně 8000 prací týkajících se této oblasti. Podívejte se na současné aktivity a zájmy výzkumníků proteázy, viz webové stránky Mezinárodní proteázové společnosti.
Aktivní místo – Alosterická regulace – Vazebné místo – Katalyticky dokonalý enzym – Koenzym – Kofaktor – Kooperativita – EC číslo
EC1 Oxidoreduktázy/seznam – EC2 Transferázy/seznam – EC3 Hydrolázy/seznam – EC4 Lyázy/seznam – EC5 Izomerázy/seznam – EC6 Ligázy/seznam
Serinové proteázy – Cysteinová proteáza – Proteáza kyseliny asparagové – Metaloendopeptidázy