Las cisteína proteasas , también conocidas como tiol proteasas , son enzimas hidrolasas que degradan las proteínas . Estas proteasas comparten un mecanismo catalítico común que involucra un tiol de cisteína nucleófilo en una tríada o díada catalítica . [1]
Descubierta por Gopal Chunder Roy en 1873, la primera cisteína proteasa que se aisló y caracterizó fue la papaína , obtenida de Carica papaya . [1] Las cisteína proteasas se encuentran comúnmente en frutas como papaya , piña , higo y kiwi . La proporción de proteasa tiende a ser mayor cuando la fruta no está madura. De hecho, se sabe que docenas de látices de diferentes familias de plantas contienen cisteína proteasas. [2] Las cisteína proteasas se utilizan como ingrediente en ablandadores de carne.
El sistema de clasificación de proteasa MEROPS cuenta con 14 superfamilias más varias familias actualmente no asignadas (a partir de 2013), cada una de las cuales contiene muchas familias . Cada superfamilia usa la tríada o díada catalítica en un pliegue de proteína diferente y, por lo tanto, representa la evolución convergente del mecanismo catalítico .
Para las superfamilias , P indica una superfamilia que contiene una mezcla de familias de clases de nucleófilos y C indica puramente cisteína proteasas. superfamilia. Dentro de cada superfamilia, las familias se designan por su nucleófilo catalítico (C denota cisteína proteasas).
El primer paso en el mecanismo de reacción por el cual las cisteína proteasas catalizan la hidrólisis de enlaces peptídicos es la protonación de un tiol en el sitio activo de la enzima por un aminoácido adyacente con una cadena lateral básica , generalmente un residuo de histidina . El siguiente paso es el ataque nucleofílico por el azufre aniónico de la cisteína desprotonada sobre el carbono del carbonilo del sustrato . En este paso, se libera un fragmento del sustrato con un extremo amina , el residuo de histidina en la proteasa se restaura a su forma desprotonada, y se forma un tioéster intermedio que une el nuevo extremo carboxi del sustrato con la cisteína tiol . Por lo tanto, a veces también se denominan tiol proteasas. El enlace tioéster se hidroliza posteriormente para generar un resto de ácido carboxílico en el fragmento de sustrato restante, mientras se regenera la enzima libre.
Las cisteína proteasas desempeñan funciones multifacéticas, prácticamente en todos los aspectos de la fisiología y el desarrollo. En las plantas, son importantes en el crecimiento y desarrollo y en la acumulación y movilización de proteínas de almacenamiento como en las semillas. Además, participan en las vías de señalización y en la respuesta a tensiones bióticas y abióticas . [6] En los seres humanos y otros animales, son responsables de la senescencia y la apoptosis (muerte celular programada), las respuestas inmunitarias del MHC de clase II , el procesamiento de prohormonas y la remodelación de la matriz extracelular importante para el desarrollo óseo. La capacidad de los macrófagos.y otras células para movilizar cisteína proteasas elastolíticas a sus superficies en condiciones especializadas también pueden conducir a una degradación acelerada de colágeno y elastina en sitios de inflamación en enfermedades tales como aterosclerosis y enfisema . [7] Varios virus (como la poliomielitis y la hepatitis C ) expresan todo su genoma como una sola poliproteína masiva y usan una proteasa para dividirla en unidades funcionales (por ejemplo, la proteasa del virus del grabado del tabaco ).