Enteropeptidase

enteropeptidase
Estrutura cristalina da enteropeptidase cun inhibidor
Identificadores
Número EC 3.4.21.9
Número CAS 9014-74-8
Bases de datos
IntEnz vista de IntEnz
BRENDA entrada de BRENDA
ExPASy vista de NiceZyme
KEGG entrada de KEGG
MetaCyc vía metabólica
PRIAM perfil
Estruturas PDB RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
Gene Ontology AmiGO / EGO
protease, serina, 7 (enteropeptidase)
Identificadores
Símbolo TMPRSS15
Entrez 5651
HUGO 9490
OMIM

606635

RefSeq NM_002772
UniProt P98073
Outros datos
Locus Cr. 21 q21

A enteropeptidase, tamén chamada enteroquinase, é un encima producido polas células do duodeno que intervén na dixestión en humanos e outros animais. A enteropeptidase converte o tripsinóxeno (un cimóxeno) na súa forma activa tripsina, o que produce a activación dos encimas dixestivos do páncreas.[1][2] A ausencia de enteropeptidase causa unha disfunción na dixestión intestinal.[3]

A enteropeptidase é unha serina protease (EC 3.4.21.9) que consiste nunha cadea pesada de 82-140 kDa unida por disulfuro que mantén ancorado o encima ao bordo en cepillo da membrana intestinal e unha cadea lixeira de 35-62 kDa que contén a subunidade catalítica.[4] A enteropeptidase forma parte do clan da quimotripsina das serina proteases, e é estruturalmente similar a esas proteínas.[5]

Importancia histórica

[editar | editar a fonte]

A enteropeptidase descubriuna Ivan Pavlov, gañador en 1904 do Premio Nobel de Medicina polos seus estudos da fisioloxía gastrointestinal. É o primeiro encima que se coñeceu que activaba outros encimas, e segue sendo un exemplo notable de como están deseñadas as serina proteases para regular as vías metabólicas.[6] Coñecíase a inactividade dos encimas dixestivos dentro do páncreas, comparada coa súa potente actividade dentro do intestino, mais a base desta diferenza descoñecíase. En 1899, o estudante de Pavlov, N. P. Schepowalnikov, demostrou que as secrecións duodenais dos cans estimulaban drasticamente a actividade dos encimas pancreáticos, especialmente do tripsinóxeno. O principio activo foi recoñecido como un encima especial intestinal que podía activar outros encimas. Pavlov denominouno enteroquinase. O debate sobre se a enteroquinase era un cofactor ou un encima resolveuno Kunitz, que mostrou que a activación do tripsinóxeno pola enteroquinase era catalítica. Na década de 1950, demostrouse que o tripsinóxeno de vaca era activado autocataliticamente polo corte dun hexapéptido N-terminal.[7] O nome máis preciso dado pola IUBMB á enteroquinase foi enteropeptidase (xa que non ten actividade de quinase), que se vén usando desde 1970. Porén, o nome orixinal ‘enteroquinase’ ten unha longa historia e aínda é de uso común.[8]

Estrutura do encima

[editar | editar a fonte]

A enteropeptidase é unha serina protease transmembrana de tipo II (TTSP) localizada no bordo en cepillo da mucosa duodenal e xexunal, que se sintetiza como un cimóxeno chamado proenteropeptidase, que require a activación pola duodenase (bovina) ou a tripsina.[9] As TTSPs sintetízanse como cimóxenos dunha soa cadea con secuencias N-terminais propéptido de diferentes lonxitudes. Estes encimas son activados polo corte na porción carboxilo dos residuos de lisina ou arxinina presentes nun motivo de activación altamente conservado. Unha vez activados, predise que as TTSPs permanecen unidas á membrana por medio dun enlace disulfuro que liga os dominios pro- e catalítico.[10]

No caso da enteropeptidase da vaca o produto primario de tradución comprende 1035 residuos cunha masa esperada de 114,9 kDa.[11] A masa detectada aparente duns 160 kDa é consistente co contido de carbohidratos especificado de 30-40 %, con cantidades iguais de azucres neutros e aminoazucres.[12][13] O sitio de corte de activación situado despois da Lys800 separa as cadeas pesada e lixeira da enteropeptidase madura da vaca. Hai 17 sitios potenciais de glicosilación ligados a N na cadea pesada e tres na lixeira; a maioría deles están conservados noutras especies. A cadea pesada ten unha sección hidrófoba preto do N-terminal que soporta a áncora transmembrana.[14][15] A cadea pesada inflúe na especificidade da enteropeptidase. A enteropeptidase nativa é resistente ao inhibidor da tripsina da soia. Porén, a cadea lixeira illada é lábil se se prepara por unha redución limitada da proteína natural[16] ou por mutaxénese e expresión en células COS.[17] A enteropeptidase nativa e a cadea lixeira illada teñen unha actividade similar sobre a Gly-(Asp)4-Lys-NHNap, pero a cadea lixeira illada presenta unha clara diminución da actividade sobre o tripsinóxeno. Pode producirse un defecto análogo selectivo no recoñecemento do tripsinóxeno na enteropeptidade de dúas cadeas ao quentala ou por acetilación.[18] Este comportamento supón que o centro catalítico e un ou máis sitios de unión ao substrato secundarios son esenciais para o recoñecemento óptimo do tripsinóxeno.

Cadea lixeira da enteropeptidase humana

Actividade

[editar | editar a fonte]

Malia o seu nome alternativo (enteroquinase), a enteropeptidase é unha serina protease que cataliza a hidrólise de enlaces peptídicos de proteínas e, a diferenza das quinases, non cataliza a transferencia de grupos fosfato. A enteropeptidase mostra unha actividade similar á da tripsina, cortando proteínas despois dunha lisina nun sitio de corte específico (Asp-Asp-Asp-Asp-Lys).[19] Este corte ten como resultado a activación tripsinodependente doutros cimóxenos pancreáticos, como o quimotripsinóxeno, a proelastase, a procarboxipeptidase e a prolipase no lume do intestino.[20] Como a pro-rexión do tripsinóxeno contén esta secuencia, a enteropeptidase cataliza a súa activación in vivo:

tripsinóxeno → tripsina + pro-rexión (Val-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys)

Xenética e importancia en enfermidades

[editar | editar a fonte]

En humanos a enteropeptidase está codificada polo xene TMPRSS15 (tamén chamado ENTK, e anteriormente PRSS7) do cromosoma 21 (21q21). Algunhas mutacións sen sentido e de cambio de pauta de lectura nese xene causan un trastorno recesivo raro caracterizado por un cadro grave que se desenvolve en nenos afectados, debido á deficiencia de enteropeptidase.[21] A expresión do ARNm da enteropeptidase está limitada ao intestino delgado proximal, e a proteína atópase en enterocitos do duodeno e xexuno proximal. Despois da secreción desde o páncreas ao duodeno, o tripsinóxeno encontra a enteropeptidase e queda activado converténdose en tripsina. Despois, a tripsina corta e activa outras serina proteases pancreáticas de tipo cimóxeno (quimotripsinóxeno e proelastase), cimóxenos metaloproteases (procarboxipeptidases) e prolipases. Por medio desta fervenza de dous pasos, a actividade destrutiva destas hidrolases dixestivas está confinada ao lume intestinal, onde non poden facer dano. A importancia fisiolóxica desta vía demóstrase pola grave mala absorción intestinal causada pola deficiencia conxénita de enteropeptidase.[22][23] Esta condición pode ser mortal, pero responde á suplementación oral con extractos pancreáticos.

Aplicacións

[editar | editar a fonte]

A especificidade da enteropeptidase fai que sexa unha ferramenta ideal en aplicacións bioquímicas; unha proteína de fusión que contén unha etiqueta de afinidade C-terminal (como unha poli-His) ligada por esta secuencia pode ser clivada pola enteropeptidase para obter a proteína diana despois da purificación de proteínas.[19] Ao contrario, a pro-secuencia N-terminal das proteases que debe ser cortada antes da activación pode ser mutada para permitir a activación con enteropeptidase.[24]

Notas

[editar | editar a fonte]
  1. ↑ Kunitz M (marzo de 1939). "Formation of trypsin from crystalline trypsinogen by means of enterokinase". J. Gen. Physiol. 22 (4): 429–46. PMC 2141988. PMID 19873112. doi:10.1085/jgp.22.4.429. 
  2. ↑ Kiel B (1971). "Trypsin". En Boyer PS. The Enzymes, 3: Hydrolysis - Peptide Bonds. Amsterdam: Elsevier. pp. 249–75. ISBN 978-0-12-122703-6. 
  3. ↑ Light A, Janska H (14 de marzo de 1989). "Enterokinase (enteropeptidase) : comparative aspects". Trends Biochem. Sci. 14 (3): 110–2. PMID 2658218. doi:10.1016/0968-0004(89)90133-3. 
  4. ↑ Huang L, Ruan H, Gu W, Xu Z, Cen P, Fan L (2007). "Functional expression and purification of bovine enterokinase light chain in recombinant Escherichia coli". Prep. Biochem. Biotechnol. 37 (3): 205–17. PMID 17516250. doi:10.1080/10826060701386695. 
  5. ↑ Rawlings ND, Barrett AJ (febreiro de 1993). "Evolutionary families of peptidases". Biochem. J. 290 (1): 205–18. PMC 1132403. PMID 8439290. doi:10.1042/bj2900205. 
  6. ↑ Lu D, Fütterer K, Korolev S, Zheng X, Tan K, Waksman G, Sadler JE (17 de setembro de 1999). "Crystal structure of enteropeptidase light chain complex with an analog of the trypsinogen activation peptide". J Mol Biol 292 (2): 361–73. PMID 10493881. doi:10.1006/jmbi.1999.3089. 
  7. ↑ Yamashina I. (maio de 1956). "The action of enterokinase on trypsinogen" (PDF). Biochim Biophys Acta 20 (2): 433–4. PMID 13328891. doi:10.1016/0006-3002(56)90329-8. 
  8. ↑ Rawlings, Neil D.; Salvesen, Guy (2013). Handbook of Proteolytic Enzymes (3ª ed.). ISBN 978-0-12-382219-2. Consultado o 20 de febreiro de 2014. 
  9. ↑ Zamolodchikova TS, Sokolova EA, Lu D, Sadler JE (28 de xaneiro de 2000). "Activation of recombinant proenteropeptidase by duodenase". FEBS Lett. 466 (2–3): 295–9. PMID 10682847. doi:10.1016/s0014-5793(00)01092-9. 
  10. ↑ Hooper JD, Clements JA, Quiqley JP, Antalis TM (12 de xaneiro de 2001). "Type II transmembrane serine proteases. Insights into an emerging class of cell surface proteolytic enzymes.". J Biol Chem 276 (2): 857–60. PMID 11060317. doi:10.1074/jbc.r000020200. 
  11. ↑ Kitamoto Y, Yuan X, Wu Q, McCourt DW, Sadler JE (2 de agosto de 1994). "Enterokinase, the initiator of intestinal digestion, is a mosaic protease composed of a distinctive assortment of domains". Proc Natl Acad Sci USA 91 (16): 7588–92. Bibcode:1994PNAS...91.7588K. PMC 44447. PMID 8052624. doi:10.1073/pnas.91.16.7588. 
  12. ↑ Anderson LE, Walsh KA, Neurath H (26 de xullo de 1977). "Bovine enterokinase. Purification, specificity and some molecular properties". Biochemistry 16 (15): 3354–60. PMID 889800. doi:10.1021/bi00634a011. 
  13. ↑ Liepnieks JJ, Light A (10 de marzo de 1979). "The preparation and properties of bovine enterokinase". J Biol Chem 254 (5): 1677–83. PMID 762166. doi:10.1016/S0021-9258(17)37826-2. 
  14. ↑ Fonseca P, Light A (10 de marzo de 1983). "Incorporation of bovine enterokinase in reconstituted soybean phospholipid vesicles". J Biol Chem 258 (5): 3069–74. PMID 6338012. doi:10.1016/S0021-9258(18)32831-X. 
  15. ↑ Lu D, Yuan X, Zheng X, Sadler JE (12 de decembro de 1997). "Bovine proenteroptidase is activated by trypsin, and the specificity of enteropeptidase depends on the heavy chain". J Biol Chem 272 (50): 31293–300. PMID 9395456. doi:10.1074/jbc.272.50.31293. 
  16. ↑ Light A, Fonseca P (10 de novembro de 1984). "The preparation and properties of the catalytic subunit of bovine enterokinase". J Biol Chem 259 (21): 13195–8. PMID 6386810. doi:10.1016/S0021-9258(18)90676-9. 
  17. ↑ LaVallie ER, Rehemtulla A, Racie LA, DiBlasio EA, Ferenz C, Grant KL, Light A, McCoy JM (5 de novembro de 1993). "Cloning and functional expression of a cDNA encoding the catalytic subunit of bovine enterokinase". J Biol Chem 268 (31): 23311–7. PMID 8226855. doi:10.1016/S0021-9258(19)49464-7. 
  18. ↑ Baratti J, Maroux S (8 de decembro de 1976). "On the catalytic and binding sites of porcine enteropeptidase". Biochim Biophys Acta 452 (2): 488–96. PMID 12810. doi:10.1016/0005-2744(76)90199-6. 
  19. ↑ 19,0 19,1 Terpe K (2003). "Overview of tag protein fusions: from molecular and biochemical fundamentals to commercial systems" (PDF). Appl Microbiol Biotechnol 60 (5): 523–33. PMID 12536251. doi:10.1007/s00253-002-1158-6. 
  20. ↑ Kunitz M, Northrop JH (20 de xullo de 1936). "Isolation from beef pancreas of crystalline trypsinogen, trypsin, a trypsin inhibitor, and an inhibitor-trypsin compound". J Gen Physiol 19 (6): 991–1007. PMC 2141477. PMID 19872978. doi:10.1085/jgp.19.6.991. 
  21. ↑ Holzinger A, Maier EM, Bück C, Mayerhofer PU, Kappler M, Haworth JC, Moroz SP, Hadorn HB, Sadler JE, Roscher AA (xaneiro de 2002). "Mutations in the proenteropeptidase gene are the molecular cause of congenital enteropeptidase deficiency". Am. J. Hum. Genet. 70 (1): 20–5. PMC 384888. PMID 11719902. doi:10.1086/338456. 
  22. ↑ Hadorn B, Tarlow MJ, Lloyd JK, Wolff OH (19 de abril de 1969). "Intestinal enterokinase deficiency". Lancet 1 (7599): 812–3. PMID 4180366. doi:10.1016/s0140-6736(69)92071-6. 
  23. ↑ Haworth JC, Gourley B, Hadorn B, Sumida C (marzo de 1971). "Malabsorption and growth failure due to intestinal enterokinase deficiency". J. Pediatr. 78 (3): 481–90. PMID 4322674. doi:10.1016/s0022-3476(71)80231-7. 
  24. ↑ Wang ZM, Rubin H, Schechter NM (novembro de 1995). "Production of active recombinant human chymase from a construct containing the enterokinase cleavage site of trypsinogen in place of the native propeptide sequence". Biol Chem Hoppe-Seyler 376 (11): 681–84. PMID 8962677. doi:10.1515/bchm3.1995.376.11.681. 

Ligazóns externas

[editar | editar a fonte]