Las proteasas similares a la papaína (o peptidasas similares a la papaína (cisteína) ; abreviado PLP o PLCP ) son una gran familia de proteínas de enzimas cisteína proteasa que comparten propiedades estructurales y enzimáticas con el miembro homónimo del grupo, la papaína . Se encuentran en todos los dominios de la vida . En los animales, el grupo se conoce a menudo como catepsinas de cisteína o, en la literatura más antigua, peptidasas lisosomales . [1] En el MEROPSsistema de clasificación de enzimas proteasas , las proteasas similares a la papaína forman el Clan CA. [2] Las proteasas similares a la papaína comparten un sitio activo de diada catalítica común que presenta un residuo de aminoácido de cisteína que actúa como nucleófilo . [1]
El genoma humano codifica once catepsinas de cisteína que tienen una amplia gama de funciones fisiológicas. [3] En algunos parásitos , las proteasas similares a la papaína tienen funciones en la invasión del huésped , como la cruzipaína de Trypanosoma cruzi . [1] En las plantas, participan en la defensa del huésped y en el desarrollo. [4] Los estudios de proteasas similares a la papaína de procariotas se han retrasado con respecto a sus contrapartes eucariotas . [1] En los organismos celulares se sintetizan como preproenzimasque no son enzimáticamente activos hasta que maduran, y sus actividades están estrictamente reguladas, a menudo por la presencia de inhibidores de proteasa endógenos como las cistatinas . [3] En muchos virus de ARN , incluidos patógenos humanos significativos como los coronavirus SARS-CoV y SARS-CoV-2 , los dominios de proteína de proteasa similar a la papaína a menudo tienen funciones en el procesamiento de poliproteínas en proteínas virales no estructurales maduras . [5] [6] Muchas proteasas similares a la papaína se consideran posibles dianas farmacológicas . [3] [7]
El sistema MEROPS de clasificación de enzimas proteasas define el clan CA como que contiene proteasas similares a la papaína. Se cree que tienen un origen evolutivo compartido . A partir de 2021, el clan contenía 45 familias. [2] [8]
La estructura de la papaína fue una de las primeras estructuras proteicas determinadas experimentalmente por cristalografía de rayos X. [3] [10] [9] Muchas enzimas proteasas similares a la papaína funcionan como monómeros , aunque algunas, como la catepsina C (dipeptidil-peptidasa I), son homotetrámeros . La estructura del monómero maduro se divide característicamente en dos lóbulos o subdominios, conocidos como el dominio L ( N-terminal ) y el dominio R ( C-terminal ), donde el sitio activo se encuentra entre ellos. [1] El dominio L es principalmente helicoidal mientras que el dominio R contienehojas beta en forma de barril beta , rodeadas por una hélice. [3] El sustrato de la enzima interactúa con ambos dominios en una conformación extendida. [1] [3]
Las proteasas similares a la papaína a menudo se sintetizan como preproenzimas o precursores enzimáticamente inactivos. Un péptido señal en el extremo N-terminal , que sirve como señal de localización subcelular , es escindido por la peptidasa señal para formar un zimógeno . La modificación postraduccional en forma de glicosilación ligada a N también ocurre en paralelo. [3] El zimógeno aún está inactivo debido a la presencia de un propéptido que funciona como un inhibidor que bloquea el acceso al sitio activo. El propéptido se elimina por proteólisis.para formar la enzima madura. [1] [3] [11]
Las proteasas similares a la papaína tienen una díada catalítica que consta de un residuo de cisteína y de histidina , que forman un par de iones a través de sus cadenas laterales cargadas de tiolato e imidazolio . El tiolato de cisteína cargado negativamente funciona como un nucleófilo . [1] [2] Residuos vecinos adicionales ( aspartato , asparagina o glutamina ) colocan los residuos catalíticos; [1] [2] en la papaína, los residuos catalíticos requeridos cisteína, histidina y aspartato a veces se denominan la tríada catalítica (similar aserina proteasas ). [11] Las proteasas similares a la papaína suelen ser endopeptidasas , pero algunos miembros del grupo también son, o incluso exclusivamente, exopeptidasas . [1] Algunas proteasas virales similares a la papaína, incluidas las de los coronavirus , también pueden romper los enlaces isopeptídicos y funcionar como deubiquitinasas . [5]