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enteropeptidasa
1EKB.png
Estructura cristalina de la enteropeptidasa con un inhibidor
Identificadores
CE no.3.4.21.9
No CAS.9014-74-8
Bases de datos
IntEnzVista IntEnz
BRENDAEntrada BRENDA
FÁCILNiceZyme vista
KEGGEntrada KEGG
MetaCyccamino metabólico
PRIAMperfil
Estructuras PDBRCSB PDB PDBe PDBsum
Ontología de genesAmiGO / QuickGO
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PubMedartículos
NCBIproteinas
proteasa, serina, 7 (enteropeptidasa)
Identificadores
SímboloTMPRSS15
Gen NCBI5651
HGNC9490
OMIM606635
RefSeqNM_002772
UniProtP98073
Otros datos
LugarChr. 21 q21
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EstructurasModelo suizo
DominiosInterPro

La enteropeptidasa (también llamada enteroquinasa ) es una enzima producida por las células del duodeno y participa en la digestión en humanos y otros animales. La enteropeptidasa convierte el tripsinógeno (un cimógeno ) en su forma activa tripsina , lo que da como resultado la activación posterior de las enzimas digestivas pancreáticas . [1] [2] La ausencia de enteropeptidasa da como resultado un deterioro de la digestión intestinal. [3]

La enteropeptidasa es una serina proteasa ( EC 3.4.21.9 ) que consta de una cadena pesada unida por disulfuro de 82 a 140 kDa que ancla la enteroquinasa en la membrana del borde en cepillo intestinal y una cadena ligera de 35 a 62 kDa que contiene la subunidad catalítica. [4] La enteropeptidasa es parte del clan quimotripsina de las serina proteasas y es estructuralmente similar a estas proteínas. [5]

Importancia histórica

La enteropeptidasa fue descubierta por Ivan Pavlov , quien recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1904 por sus estudios de fisiología gastrointestinal . Es la primera enzima conocida que activa otras enzimas, y sigue siendo un ejemplo notable de cómo se han elaborado las serina proteasas para regular las vías metabólicas. [6] Se conocía la función inerte de las enzimas digestivas dentro del páncreas, en comparación con su potente actividad en el intestino , pero se desconocía la base de esta diferencia. En 1899, el estudiante de Pavlov, NP Schepowalnikov, demostró que los perrosLas secreciones duodenales estimularon drásticamente la actividad digestiva de las enzimas pancreáticas, especialmente el tripsinógeno. El principio activo fue reconocido como una enzima especial en el intestino que podría activar otras enzimas. Pavlov lo llamó enteroquinasa. El debate sobre si la enteroquinasa era un cofactor o una enzima fue resuelto por Kunitz, quien demostró que la activación del tripsinógeno por la enteroquinasa era catalítica. En la década de 1950, se demostró que el tripsinógeno bovino se activaba de forma autocatalítica mediante la escisión de un hexapéptido N-terminal . [7] El nombre más preciso de IUBMB, enteropeptidasa, existe desde 1970. Sin embargo, el nombre original 'enteroquinasa' tiene una larga historia y sigue siendo de uso común. [8]

Estructura de la enzima

La enteropeptidasa es una serina proteasa transmembrana de tipo II (TTSP) localizada en el borde en cepillo de la mucosa duodenal y yeyunal y sintetizada como un cimógeno , proenteropeptidasa , que requiere activación por duodenasa o tripsina. [9] Los TTSP se sintetizan como zimógenos monocatenarios con secuencias de propéptidos N-terminales de diferentes longitudes. Estas enzimas se activan mediante escisión en el lado carboxilo de residuos de lisina o arginina presentes en un motivo de activación altamente conservado. Una vez activados, se prevé que los TTSP permanezcan unidos a la membrana a través de un enlace disulfuro conservado que une los dominios pro y catalítico. [10]

En el caso de la enteropeptidasa de ganado, el producto de traducción primario comprende 1035 residuos con una masa esperada de 114,9 kDa. [11] La masa aparente detectada de aproximadamente 160 kDa es consistente con el contenido de carbohidratos especificado de 30 a 40%, con cantidades iguales de azúcares neutros y amino. [12] [13] El sitio de escisión de activación después de que Lys800 divide las cadenas pesada y ligera de la enteropeptidasa bovina madura. Hay 17 sitios potenciales de glicosilación ligados a N en la cadena pesada y tres en la cadena ligera; la mayoría de estos se conservan en otras especies. La cadena pesada tiene una sección hidrófoba cerca del extremo N que soporta el ancla transmembrana. [14] [15]La cadena pesada influye en la especificidad de la enteropeptidasa. La enteropeptidasa nativa es resistente al inhibidor de la tripsina de la soja. Sin embargo, la cadena ligera aislada es sutil, ya sea preparada por reducción limitada de la proteína natural [16] o por mutagénesis y expresión en células COS . [17] La enteropeptidasa nativa y la cadena ligera aislada tienen una actividad similar hacia Gly- (Asp) 4-Lys-NHNap, pero la cadena ligera aislada tiene una actividad claramente disminuida hacia el tripsinógeno. Un defecto selectivo análogo en el reconocimiento del tripsinógeno puede producirse en la enteropeptidasa de dos cadenas mediante calentamiento o acetilación. [18] Este comportamiento implica que el centro catalítico y uno o más sitios secundarios de unión al sustrato son esenciales para el reconocimiento óptimo del tripsinógeno.

Enteropeptidasa humana - cadena ligera

Actividad

A pesar de su nombre alternativo (enteroquinasa), la enteropeptidasa es una serina proteasa que cataliza la hidrólisis de enlaces peptídicos en proteínas y, a diferencia de otras quinasas , no cataliza la transferencia de grupos fosfato. La enteropeptidasa exhibe actividad similar a la de la tripsina , escindiendo proteínas después de una lisina en un sitio de escisión específico ( Asp -Asp-Asp-Asp-Lys). [19] Esta escisión da como resultado la activación independiente de tripsina de otros zimógenos pancreáticos, como quimotripsinógeno, proelastasa, procarboxipeptidasa y prolipasa en la luz del intestino. [20] Como la pro-región del tripsinógeno contiene esta secuencia, la enteropeptidasa cataliza su activación in vivo :

tripsinógeno → tripsina + pro-región ( Val -Asp-Asp-Asp-Asp-Lys)

Relevancia de la genética y la enfermedad

En los seres humanos, la enteropeptidasa está codificada por el gen TMPRSS15 (también conocido como ENTK, y anteriormente como PRSS7 ) en el cromosoma 21q21 . Algunas mutaciones sin sentido y de desplazamiento de marco en este gen conducen a un trastorno recesivo poco común caracterizado por un retraso grave del crecimiento en los bebés afectados, debido a la deficiencia de enteropeptidasa. [21]La expresión de ARNm de enteropeptidasa se limita al intestino delgado proximal y la proteína se encuentra en los enterocitos del duodeno y el yeyuno proximal. Tras la secreción del páncreas al duodeno, el tripsinógeno se encuentra con la enteropeptidasa y se activa. La tripsina luego escinde y activa otros zimógenos de serina proteasa pancreáticos (quimotripsinógeno y proelastasas), zimógenos de metaloproteasas (procarboxipeptidasas) y prolipasas. Por medio de esta simple cascada de dos pasos, la actividad destructiva de estas hidrolasas digestivas se limita al lumen del intestino. La importancia fisiológica de esta vía se demuestra por la malabsorción intestinal grave causada por la deficiencia congénita de enteropeptidasa. [22] [23] Esta condición puede poner en peligro la vida, pero responde a la suplementación oral con extracto de páncreas.

Aplicaciones

La especificidad de la enteropeptidasa la convierte en una herramienta ideal en aplicaciones bioquímicas; una proteína de fusión que contiene una etiqueta de afinidad C-terminal (tal como poli- His ) unida por esta secuencia puede ser escindida por enteropeptidasa para obtener la proteína diana después de la purificación de la proteína . [19] Por el contrario, la pro-secuencia N-terminal de proteasas que debe escindirse antes de la activación puede mutarse para permitir la activación con enteropeptidasa. [24]

Referencias

  1. ^ Kunitz M (marzo de 1939). "Formación de tripsina a partir de tripsinógeno cristalino mediante enteroquinasa" . J. Gen. Physiol . 22 (4): 429–46. doi : 10.1085 / jgp.22.4.429 . PMC  2141988 . PMID  19873112 .
  2. ^ Kiel B (1971). "Tripsina". En Boyer PS (ed.). Las enzimas, 3: hidrólisis - enlaces peptídicos . Amsterdam: Elsevier. págs. 249–75. ISBN 978-0-12-122703-6.
  3. ^ Light A, Janska H (14 de marzo de 1989). "Enteroquinasa (enteropeptidasa): aspectos comparativos". Trends Biochem. Sci . 14 (3): 110–2. doi : 10.1016 / 0968-0004 (89) 90133-3 . PMID 2658218 . 
  4. ^ Huang L, Ruan H, Gu W, Xu Z, Cen P, Fan L (2007). "Expresión funcional y purificación de la cadena ligera de enteroquinasa bovina en Escherichia coli recombinante". Deberes. Biochem. Biotechnol . 37 (3): 205-17. doi : 10.1080 / 10826060701386695 . PMID 17516250 . S2CID 25387669 .  
  5. ^ Rawlings ND, Barrett AJ (febrero de 1993). "Familias evolutivas de peptidasas" . Biochem. J . 290 (1): 205–18. doi : 10.1042 / bj2900205 . PMC 1132403 . PMID 8439290 .  
  6. ^ Lu D, Fütterer K, Korolev S, Zheng X, Tan K, Waksman G, Sadler JE (17 de septiembre de 1999). "Estructura cristalina del complejo de cadena ligera de enteropeptidasa con un análogo del péptido de activación del tripsinógeno". J Mol Biol . 292 (2): 361–73. doi : 10.1006 / jmbi.1999.3089 . PMID 10493881 . 
  7. ^ Yamashina I. (mayo de 1956). "La acción de la enteroquinasa sobre el tripsinógeno" (PDF) . Biochim Biophys Acta . 20 (2): 433–4. doi : 10.1016 / 0006-3002 (56) 90329-8 . PMID 13328891 .  
  8. ^ Rawlings, Neil D .; Salvesen, Guy (2013). Manual de enzimas proteolíticas (3ª ed.). ISBN 978-0-12-382219-2. Consultado el 20 de febrero de 2014 .
  9. ^ Zamolodchikova TS, Sokolova EA, Lu D, Sadler JE (28 de enero de 2000). "Activación de proenteropeptidasa recombinante por duodenasa" . FEBS Lett . 466 (2–3): 295–9. doi : 10.1016 / s0014-5793 (00) 01092-9 . PMID 10682847 . S2CID 254189 .  
  10. ^ Hooper JD, Clements JA, Quiqley JP, Antalis TM (12 de enero de 2001). "Proteasas de serina transmembrana de tipo II. Información sobre una clase emergente de enzimas proteolíticas de superficie celular" . J Biol Chem . 276 (2): 857–60. doi : 10.1074 / jbc.r000020200 . PMID 11060317 . 
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Enlaces externos

  • Enteropeptidasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .