La subtilisina es una proteasa (una enzima que digiere proteínas ) obtenida inicialmente de Bacillus subtilis . [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
Peptidasa S8, relacionada con subtilisina | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | Peptidasa_S8 | |||||||
Pfam | PF00082 | |||||||
InterPro | IPR015500 | |||||||
PROSITE | PDOC00125 | |||||||
CATH | 1cse | |||||||
SCOP2 | 1cse / SCOPe / SUPFAM | |||||||
CDD | cd07477 | |||||||
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Subtilisina BPN » | ||||||
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Identificadores | ||||||
Organismo | ||||||
Símbolo | abr | |||||
número CAS | 9014-01-1 | |||||
Entrez | 5712479 | |||||
PDB | 1st2 Más estructuras | |||||
UniProt | P00782 | |||||
Otros datos | ||||||
Número CE | 3.4.21.62 | |||||
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IR: 0004252 |
Las subtilisinas pertenecen a las subtilasas , un grupo de serina proteasas que, como todas las serina proteasas, inician el ataque nucleofílico en el enlace peptídico (amida) a través de un residuo de serina en el sitio activo . Las subtilisinas normalmente tienen pesos moleculares de 27 kDa. Pueden obtenerse de ciertos tipos de bacterias del suelo , por ejemplo, Bacillus amyloliquefaciens de las que se secretan en grandes cantidades.
Nomenclatura
La subtilisina es también conocido en el comercio como Alcalase® , ALK-enzima , bacillopeptidase , Bacillus subtilis alcalina proteinasa BIOPRASE , BIOPRASE AL , colistinase , Genenase I , Esperase , Maxatase , proteasa XXVII , termoasa , Superase , subtilisina DY , subtilopeptidase , SP 266 , Savinase ® , kazusasa , proteasa VIII , protina A 3L , Savinase® , orientasa 10B , proteasa S. Es el tipo serina endopeptidasa de la familia MEROPS S8.
Estructura
La estructura de la subtilisina ha sido determinada por cristalografía de rayos X . La forma madura es una proteína globular de 275 residuos con varias hélices alfa y una gran hoja beta . El N-terminal contiene un dominio propétido I9 ( InterPro : IPR010259 ) que ayuda al plegamiento de la subtilisina. La eliminación proteolítica del dominio activa la enzima. No está relacionado estructuralmente con la quimotripsina -clan de las serina proteasas, pero usa el mismo tipo de tríada catalítica en el sitio activo . Esto lo convierte en un ejemplo clásico de evolución convergente .
Mecanismo de catálisis
El sitio activo presenta una red de relé de carga que involucra Asp-32, His-64 y el sitio activo Ser-221 dispuestos en una tríada catalítica . La red de relevo de carga funciona de la siguiente manera: La cadena lateral carboxilato de los enlaces de hidrógeno de Asp-32 a un protón unido a nitrógeno en el anillo de imidazol de His-64 . Esto es posible porque Asp está cargado negativamente a pH fisiológico . El otro nitrógeno de His-64 se une al protón OH de Ser-221. Esta última interacción da como resultado la separación de la carga del OH, siendo el átomo de oxígeno más nucleofílico. Esto permite que el átomo de oxígeno de Ser-221 ataque los sustratos entrantes (es decir, enlaces peptídicos), asistido por una cadena lateral de carboxiamida vecina de Asn-155.
Aunque Asp-32, His-64 y Ser-221 están secuencialmente alejados, convergen en la estructura 3D para formar el sitio activo.
Para resumir las interacciones descritas anteriormente, Ser-221 actúa como un nucleófilo y escinde los enlaces peptídicos con su átomo de oxígeno parcialmente negativo. Esto es posible debido a la naturaleza del sitio de relé de carga de la subtilisina.
Aplicaciones
Herramienta de búsqueda
En biología molecular que utiliza B. subtilis como organismo modelo , el gen que codifica la subtilisina ( aprE ) es a menudo el segundo gen de elección después de amyE para integrar construcciones informadoras, debido a su prescindibilidad.
Comercial
Las subtilisinas elaboradas con proteínas se utilizan ampliamente en productos comerciales (la enzima nativa se inactiva fácilmente con detergentes y altas temperaturas) y también se le llama cortador de manchas, por ejemplo, en detergentes para lavandería [9] y lavavajillas , cosméticos , procesamiento de alimentos , [10 ] ungüentos para el cuidado de la piel, [11] limpiadores de lentes de contacto y para la investigación en química orgánica sintética .
Seguridad y salud ocupacional
Las personas pueden exponerse a la subtilisina en el lugar de trabajo al inhalarla, ingerirla, por contacto con la piel y con los ojos. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 0,00006 mg / m 3 durante un período de 60 minutos. [12]
La subtilisina puede causar "asma por detergente enzimático". Las personas sensibles a la subtilisina (Alcalase) también suelen ser alérgicas a la bacteria Bacillus subtilis. [13]
Referencias
- ^ PDB : 1st2 ; Bott R, Ultsch M, Kossiakoff A, Graycar T, Katz B, Power S (junio de 1988). "La estructura tridimensional de la subtilisina de Bacillus amyloliquefaciens a 1.8 A y un análisis de las consecuencias estructurales de la inactivación del peróxido". La revista de química biológica . 263 (16): 7895–906. PMID 3286644 .
- ^ Ottesen M, Svendsen I (1970). "Las subtilisinas". Métodos Enzymol . 19 : 199–215. doi : 10.1016 / 0076-6879 (70) 19014-8 .
- ^ Markland FS, Smith EL (1971). "Subtilisinas: estructura primaria, propiedades químicas y físicas". En Boyer PD (ed.). Las enzimas . 3 (3ª ed.). Nueva York: Academic Press. págs. 561–608.
- ^ Philipp M, Bender ML (1983). "Cinética de subtilisina y tiolsubtilisina". Bioquímica molecular y celular . 51 (1): 5–32. doi : 10.1007 / bf00215583 . PMID 6343835 .
- ^ Nedkov P, Oberthür W, Braunitzer G (abril de 1985). "Determinación de la secuencia completa de aminoácidos de la subtilisina DY y su comparación con las estructuras primarias de las subtilisinas BPN ', Carlsberg y amylosacchariticus". Química biológica Hoppe-Seyler . 366 (4): 421-30. doi : 10.1515 / bchm3.1985.366.1.421 . PMID 3927935 .
- ^ Ikemura H, Takagi H, Inouye M (junio de 1987). "Requisito de pro-secuencia para la producción de subtilisina E activa en Escherichia coli". La revista de química biológica . 262 (16): 7859–64. PMID 3108260 .
- ^ Polgár L (1987). "Estructura y función de las serina proteasas". En Brocklehurst K, Neuberger A (eds.). Enzimas hidrolíticas . Amsterdam: Elsevier. ISBN 0-444-80886-8.
- ^ Vasantha N, Thompson LD, Rhodes C, Banner C, Nagle J, Filpula D (septiembre de 1984). "Los genes de la proteasa alcalina y la proteasa neutra de Bacillus amyloliquefaciens contienen un gran marco de lectura abierto entre las regiones que codifican la secuencia señal y la proteína madura" . Revista de bacteriología . 159 (3): 811–9. doi : 10.1128 / JB.159.3.811-819.1984 . PMC 215730 . PMID 6090391 .
- ^ "Contenido del detergente de lavado Spar" .
- ^ Chaplin M (20 de diciembre de 2004). "Aplicaciones de las proteasas en la industria alimentaria" . Universidad de London South Bank . Archivado desde el original el 14 de marzo de 2010 . Consultado el 3 de marzo de 2015 .
- ^ "Ungüento Callex®" . Archivado desde el original el 3 de febrero de 2008 . Consultado el 3 de marzo de 2015 .
- ^ "CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos - Subtilisinas" . www.cdc.gov . Consultado el 21 de noviembre de 2015 .
- ^ Diccionario de salud médica, enfermería y afines de Mosby, 14a edición, página 557