ציסטאין פרוטאז

ציסטאין פרוטאז הוא אנזים מסוג פרוטאז המפרק פוליפפטידים (רצפים של חומצות אמינו). מנגנון הפעולה של הציסטאין פרוטאז מבוסס על ציסטאין תיול נוקלאופילי בשלשה (טריאדה) קטליטית.

מנגנון קטליטי
לציסטאין פרוטאז מנגנון פעולה אשר כולל ציסטאין תיול נוקלאופילי בשלשה קטליטית.

שלושת השלבים שבהם הציסטאין פרוטאז מפרק פוליפפטיד הם:
שחרור פרוטון המימן מן התיול שבאתר הפעיל על ידי החומצה האמינית השכנה, לרוב היסטדין. 
השייר נושא הגופרית, אשר איבד את הפרוטון והפך לשלילי תוקף את הפחמן הקרבונילי של הסובסטרט. בשלב זה נפתח הקשר האמיני בסובסטרט, השייר ההיסטדיני באנזים חוזר למצבו ההתחלתי עקב העברת הפרוטון אל הקצה האמיני המשתחרר. נוצר מצב הביניים התיואסטרי, כאשר הסובסטרט עוד קשור בקצהו הקרבוקסילי אל הציסטאין. 
מתבצעת הידרוליזה של הקשר שבין הסובסטרט הנותר, לבין השייר הציסטאיני. כך מתקבלים שני תוצרי פירוק של הקשר האמיני, האתר הפעיל חוזר למצבו ההתחלתי ומוכן לקבל את מולקולת הסובסטרט הבאה.

קבוצות אנזימים דומות

האתר הפעיל של הציסטאין פרוטאזות שתואר מעלה, דומה במבנהו לאתר החיתוך של הסרין פרוטאזות. האתר הפעיל של אנזימים מקבוצה זו גם הוא מכיל שלשה קטליטית דומה, אשר נבדלת בחומצה האמינית סרין במקום הציסטאין, דוגמת האנזים כימוטריפסין. זוהי דוגמה לאבולוציה מתכנסת, כאשר אנזימים שונים, הבנויים ממספר ורצף שונה של חומצות אמינו, פיתחו בסופו של דבר אתר פעיל המורכב מרצף דומה של 3 חומצות אמיניות. הדבר יכול להצביע על כך שזהו פתרון מוצלח מאוד ושימושי עבור מקרים רבים.

בקרה על הפרוטאזות 
הפרוטאזות מסונתזות בדרך כלל כמולקולות precursor גדולות וחסרות פעילות הקרויות זימוגן, כגון הסרין פרוטאזות טריפסינוגן, וכימוטריפסינוגן. הפרוטאזה משופעלת על ידי הסרה של קטע מעכב. מנגנון זה נועד לאפשר ייצור של האנזים במצב "בלתי מזיק" של זימוגן באיבר אחד, והפיכתו לפעיל רק באיבר אחר, ובכך למנוע נזקים אפשריים העשויים להיגרם לרקמות שלא נועדו לבוא עמו במגע.
מעכבי הפרוטאזות הם בדרך כלל חלבונים בעלי דומיין אשר חוסם, או חודר אל האתר הפעיל של האנזים, ובכך מונע את כניסת הסובסטרט. זהו מצב של עיכוב תחרותי, כאשר המעכב גם דומה מבחינה מרחבית לסובסטרט הספציפי. במצב של עיכוב בלתי תחרותי, המעכב נקשר אל אתר בקרה אלוסטרי, אשר אינו האתר הפעיל, אך חלק מהאנזים, ומשרה שינויי קונפורמציה המונעים את היקשרות הסובסטרט או ביצוע הקטליזה.

ראו גם
סרין פרוטאז

קישורים חיצוניים

אנזימים
ביוכימיה