Cisteína protease

As cisteína proteases (ou proteases de cisteína ou cisteín proteases), tamén chamadas tiol proteases, son encimas que degradan proteínas. Estas proteases comparten un mecanismo catalítico común na que intervén un grupo tiol de cisteína nucleofílico que forma parte dunha díade ou tríade catalítica.

As cisteína proteases encóntranse comunmente en froitas, como a papaia, ananás, figos e kiwis. A proporción de protease contida adoita ser maior cando a froita está verde. De feito, os látex de ducias de familias de plantas conteñen cisteína proteases. Tamén se utilizan como ingredientes en abrandadores de carne.Muhammad Sajid Arshad, Joong-Ho Kwon, Muhammad Imran, Muhammad Sohaib, Alia Aslam, Iqra Nawaz. Plant and bacterial proteases: A key towards improving meat tenderization, a mini review. Cogent Food & Agriculture. Volume 2, 2016 - Issue 1. 

 Clasificación 
O sistema de clasificación de proteases de MEROPS comprende 14 superfamilias (cada unha das cales contén moitas familias) e mais varias familias actualmente non asignadas (en 2013). Cada superfamilia usa a díade ou tríade catalítica nun pregamento proteico distinto, polo que representan unha evolución converxente do mecanismo catalítico.

Para as superfamilias, P indica unha superfamilia que contén unha mestura de familias de clase nucleófila e C indica cisteína proteases. Dentro de cada superfamilia, as familias desígnanse polo seu nucleófilo catalítico (e C indica cisteína proteases).

{| class="wikitable"
|+Familias de cisteína proteases
! Superfamilia !! Familias !! Exemplos
|-
| CA|| C1, C2, C6, C10, C12, C16, C19, C28, C31, C32, C33, C39, C47, C51, C54, C58, C64,
C65, C66, C67, C70, C71, C76, C78, C83, C85, C86, C87, C93, C96, C98, C101
|Papaína (Carica papaya), bromelaína (Ananas comosus), catepsina K (en hepáticas) e calpaína (Homo sapiens) 
|-
| CD||C11, C13, C14, C25, C50, C80, C84||Caspase-1 (Rattus norvegicus) e separase (Saccharomyces cerevisiae)
|-
| CE||C5, C48, C55, C57, C63, C79||Adenaína (adenovirus humano tipo 2)
|-
| CF||C15||Piroglutamil-peptidase I (Bacillus amyloliquefaciens)
|-
| CL||C60, C82||Sortase A (Staphylococcus aureus)
|-
| CM||C18||Peptidase 2 do virus da hepatite C (virus da hepatite C)
|-
| CN||C9||Peptidase nsP2 do tipo do virus Sindbis (visus Sindbis)
|-
| CO||C40||Dipeptidil-peptidase VI (Lysinibacillus sphaericus )
|-
| CP||C97||Peptidase DeSI-1 (Mus musculus)
|-
| PA||C3, C4, C24, C30, C37, C62, C74, C99||Protease TEV (do virus do gravado do tabaco, tobacco etch virus)
|-
| PB||C44, C45, C59, C69, C89, C95||Precursor da amidofosforribosiltransferase (Homo sapiens)
|-
| PC||C26, C56||Gamma-glutamil hidrolase (Rattus norvegicus)
|-
| PD||C46||Proteína hedgehog (Drosophila melanogaster)
|-
| PE||P1||Aminopeptidase DmpA (Ochrobactrum anthropi)
|-
| unassigned||C7, C8, C21, C23, C27, C36, C42, C53, C75||
|}

 Mecanismo catalítico 
miniatura|300px|Mecanismo de reacción da clivaxe dun enlace peptídico mediado por unha cisteína protease.

O primeiro paso do mecanismo de reacción polo cal as cisteína proteases catalizan a hidrólise de enlaces peptídicos é a protonación dun tiol dunha cisteína no sitio activo do encima por un aminoácido adxacente cunha cadea lateral básica, xeralmente un residuo de histidina. O seguinte paso é un ataque nucleofilico polo xofre aniónico da cisteína desprotonado sobre o carbono do carbonilo do substrato. Neste paso, libérase un fragmento do substrato cun extremo amino-terminal, o residuo de histidina da protease é restaurado á súa forma desprotonada e fórmase un enlace intermediario tioéster que une o novo carboxilo terminal do substrato ao tiol da cisteína. Por tanto, estes encimas tamén se denominan tiol proteases. O enlace tioéster é seguidamente hidrolizado para xerar un resto de ácido carboxílico no fragmento restante do substrato, mentres que se rexenera o encima libre.

 Importancia biolóxica 
As cisteína proteases desempeñan unha función multifacética, intervindo virtualmente en todos os aspectos da fisioloxía e desenvolvemento. Nas plantas son importantes no crecemento e desenvolvemento e na acumulación e mobilización de proteínas almacenadas, como ocorre nas sementes. Ademais, está implicadas en vías de sinalización e na resposta a estreses bióticos e abióticos. En humanos e outros animais, son responsables da senescencia e apoptose (morte celular programada), nas respostas inmunes de MHC de clase II, procesamento de prohormonas e na remodelación da matriz extracelular importante para o desenvolvemento óseo. A capacidade dos macrófagos e outras células de mobilizar cisteína proteases elastolíticas nas súas superficies en condicións especiais pode tamén orixinar unha degradación acelerada de coláxeno e elastina en sitios de inflamación e en doenzas como a aterosclerose e o enfisema. Varios virus (como o da polio e a hepatite C) expresan o seu xenoma completo como unha soa poliproteína masiva e usan unha protease para cortala en unidades funcionais (por exemplo a protease TEV).

 Regulación 
As proteases sintetízanse xeralmente como proteínas precursoras grandes chamadas cimóxenos, como os precursores das serina proteases tripsinóxeno e quimotripsinóxeno e o precursor da aspartico protease pepsinóxeno. A protease é activada pola eliminación dun segmento ou proteína inhibitorio. A activación ocorre unha vez que a protease se entrega nun compartimento intracelular específico (por exemplo, o lisosoma) ou no ambiente extracelular (por exemplo a cavidade do estómago). Este sistema impide que a célula que produce a protease sexa danada polo propio encima.

Os inhibidores das proteases adoitan ser proteínas con dominios que entran ou bloquean un sitio activo da protease para impediren o acceso do substrato. Na inhibición competitiva, o inhibidor únese ao sitio activo, o que impide a interacción encima-substrato. Na inhibición non-competitiva, o inhibidor únese a un sitio alostérico, o que altera o sitio activo e faino inaccesible para o substrato.

Exemplos de inhibidores das proteases son:
 Serpinas
 Estefinas
 IAPs

 Usos 

 Posibles fármacos 

As cisteína proteases poderían utilizarse como tratamento contra vermes parasitos. Aínda que actualmente non hai un uso moi amplo de cisteína proteases como antihelmíntico aprobado e efectivo, estanse a facer investigacións moi prometedoras nese campo. As cisteína proteases illadas de certas plantas teñen elevada actividade proteolítica e sábese que dixiren as cutículas dos nematodos, con baixa toxicidade. Informáronse de resultados satisfactorios contra nematodos como Heligmosomoides bakeri, Trichinella spiralis, Nippostrongylus brasiliensis, Trichuris muris e Ancylostoma ceylanicum; o platihelminto Rodentolepis microstoma, e o parasito porcino acantocéfalo Macracanthorynchus hirundinaceus. Unha útil propiedade das cisteína proteases é a resistencia á dixestión ácida, o que permite a súa posible administración oral. Proporcionan un mecanismo de acción alternativo aos antihelmínticos de uso actual e o desenvolvemento de resistencias pénsase que é improbable porque requiriría un cambio completo na estrutura das cutículas dos vermes.

En varias medicinas tradicionais, os froitos ou o látex da papaia, ananás e figo son moi utilizados para o tratamento de parasitacións por vermes intestinais tanto en humanos coma no gando.

 Outros 
As cisteína proteases son utilizadas como aditivos alimentarios para o gando para mellorar a dixestibilidade das proteínas e ácidos nucleicos. Tamén se utilizan en abrandadores de carne.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
Protease
Serina protease
Treonina protease
Aspártico protease
Metaloprotease
Proteólise
Tríade catalítica
Clan PA
The Proteolysis Map
Inhibidor da protease (farmacoloxía)
Inhibidor da protease (bioloxía)
TopFIND – base de datos da especificidade, substratos, produtos e inhibidores de proteases  
MEROPS – base de datos de grupos evolutivos de proteases

 Ligazóns externas 
 A base de datos on line de peptidases e os seus inhibidores  MEROPS: Cysteine Peptidases 


Categoría:Hidrolases
Categoría:Peptidases