Enteropeptidas
Enteropeptidas är ett enzym som produceras av celler i tolvfingertarmen och är membranbundet på epitelceller i duodenum. Det aktiverar inaktiva zymogener till aktiva proteaser som bryter ner peptider i matspjälkningen.[1][2] Frånvaro av enteropeptidas resulterar i nedsatt tarmsmältning.[3]
Enteropeptidas är ett serinproteas (EC3.4.21.9) bestående av en disulfidbunden tung kedja på 82-140 kDa som förankrar enterokinas i tarmborstens gränsmembran och en lätt kedja på 35-62 kDa som innehåller den katalytiska underenheten.[4] Enteropeptidas är en del av chymotrypsin-klanen av serinproteaser och liknar strukturellt dessa proteiner.[5]
Historik
[redigera | redigera wikitext]Enteropeptidas upptäcktes av Ivan Pavlov, som tilldelades Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1904 för sina studier av gastrointestinalfysiologi. Det är det första kända enzymet som aktiverar andra enzymer, och det är fortfarande ett notervärt exempel på hur serinproteaser har utformats för att reglera metaboliska vägar.[6] Den inerta funktionen hos matsmältningsenzymer i bukspottkörteln var känd, jämfört med deras potenta aktivitet i tarmen, men grunden för denna skillnad var okänd.
År 1899 visade Pavlovs student, N. P. Schepowalnikov, att hundduodenalasekretioner dramatiskt stimulerade matsmältningsaktiviteten hos pankreasenzymer, särskilt trypsinogen. Den aktiva principen erkändes som ett speciellt enzym i tarmen som kunde aktivera andra enzymer. Pavlov kallade det enterokinas. Debatten om huruvida enterokinas var en kofaktor eller enzym löstes av Kunitz, som visade att aktiveringen av trypsinogen med enterokinas var katalytisk. På 1950-talet visade sig trypsinogen hos nötkreatur aktiveras autokatalytiskt genom klyvning av en N-terminal hexapeptid.[7] Det mer exakta IUBMB-namnet enteropeptidas har funnits sedan 1970. Det ursprungliga namnet 'enterokinas' har dock en lång historia och är fortfarande i allmänt bruk.[8]
Ensymstruktur
[redigera | redigera wikitext]Enteropeptidas är ett typ II-transmembranserinproteas (TTSP) lokaliserat till borstgränsen till duodenal- och jejunalslemhinnan och syntetiseras som ett zymogenproenteropeptidas, vilket kräver aktivering av duodenas eller trypsin.[9] TTSP syntetiseras som enkelkedjiga zymogener med N-terminala propeptidsekvenser av olika längder. Dessa enzymer aktiveras genom klyvning vid karboxylsidan av lysin- eller argininrester som finns i ett mycket bevarat aktiveringsmotiv. När de väl har aktiverats förutspås TTSP:er förbli membranbundna genom en bevarad disulfidbindning som förbinder de pro- och katalytiska domänerna.[10]
När det gäller enteropeptidas hos nötkreatur omfattar den primära översättningsprodukten 1035 restprodukter med en förväntad massa på 114,9 kDa.[11] Den noterade skenbara massan på ca 160 kDa överensstämmer med det angivna kolhydratinnehållet på 30 – 40 procent, med lika stora mängder neutrala och amino-sockerarter.[12][13] Aktiveringsstället efter Lys800 delar upp de tunga och lätta kedjorna hos mogna nötkreaturs enteropeptidas. Det finns 17 potentiella N-länkade glykosyleringsställen i den tunga kedjan och tre i den lätta kedjan. De flesta av dessa bevaras i andra arter. Den tunga kedjan har en hydrofob sektion nära N-terminalen som stöder transmembranankaret.[14][15] Den tunga kedjan påverkar enteropeptidasets specificitet. Inbyggt enteropeptidas är resistent mot sojaböntrypsinhämmare. Den isolerade lätta kedjan är dock subtil, oavsett om den framställs genom begränsad reduktion av det naturliga proteinet[16] eller genom mutagenes och uttryck i COS-celler.[17] Inbyggt enteropeptidas och den isolerade lätta kedjan har liknande aktivitet mot Gly-(Asp)4-Lys-NHNap, men den avskilda lätta kedjan har tydligt minskad aktivitet mot trypsinogen. En analog selektiv defekt i igenkännandet av trypsinogen kan framställas i tvåkedjigt enteropeptidas genom upphettning eller genom acetylering.[18] Detta beteende innebär att det katalytiska centret och ett eller flera sekundära substratbindande ställen är väsentliga för optimalt erkännande av trypsinogen.
Aktivitet
[redigera | redigera wikitext]Trots sitt alternativa namn (enterokinas) är enteropeptidas ett serinproteas som katalyserar hydrolysen av peptidbindningar i proteiner och, till skillnad från andra kinaser, katalyserar inte överföring av fosfatgrupper. Enteropeptidas uppvisar trypsinliknande aktivitet, klyvande proteiner efter ett lysin vid ett specifikt klyvningsställe (Asp-Asp-Asp-Lys).[19] Denna klyvning resulterar i trypsoberoende aktivering av andra pankreaszymogener, såsom chymotrypsinogen, proelastas, prokarboxipeptidas och prolipas i tarmens lumen.[20] Eftersom pro-regionen av trypsinogen innehåller denna sekvens katalyserar enteropeptidas dess aktivering in vivo:
trypsinogen → trypsin + pro-region (Val-Asp-Asp-Asp-Lys)
Genetik och sjukdomsrelevans
[redigera | redigera wikitext]Hos människor kodas enteropeptidas av TMPRSS15-genen (även känd som ENTK, och tidigare som PRSS7) på kromosom 21q21. Vissa nonsens- och ramförskjutningsmutationer i denna gen leder till en sällsynt recessiv sjukdom som kännetecknas av allvarlig brist på tillväxt hos drabbade spädbarn på grund av enteropeptidasbrist.[21] Enteropeptidas mRNA-uttryck är begränsat till den proximala tunntarmen, och proteinet finns i enterocyter i tolvfingertarmen och proximalt jejunum. Vid utsöndring från bukspottkörteln in i tolvfingertarmen möter trypsinogen enteropeptidas och aktiveras. Trypsin klyver sedan och aktiverar andra pankreasserinproteaszymogener (chymotrypsinogen och proelastaser), metalloproteaszymogener (prokarboxipeptidaser) och prolipaser. Med hjälp av denna enkla tvåstegskaskad är den destruktiva aktiviteten hos dessa matsmältningshydrolaser begränsad till tarmens lumen. Den fysiologiska betydelsen av denna väg demonstreras av den allvarliga intestinala malabsorptionen orsakad av medfödd brist på enteropeptidas.[22][23]Detta tillstånd kan vara livshotande, men svarar på muntliga tillskott med bukspottskörtelextrakt.
Funktion
[redigera | redigera wikitext]Enteropeptidas specificitet gör det till ett idealiskt verktyg i biokemiska applikationer. Ett fusionsprotein innehållande en C-terminal affinitetstagg (såsom poly-His) kopplad av denna sekvens kan klyvas av enteropeptidas för att erhålla målproteinet efter proteinrening.[19] Omvänt kan den N-terminala pro-sekvensen av proteaser som måste klyvas före aktivering muteras för att möjliggöra aktivering med enteropeptidas.[24]
Referenser
[redigera | redigera wikitext]- Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Enteropeptidase, 7 mars 2022.
Noter
[redigera | redigera wikitext]- ^ Kunitz M (March 1939). ”Formation of trypsin from crystalline trypsinogen by means of enterokinase”. J. Gen. Physiol. 22 (4): sid. 429–46. doi:. PMID 19873112.
- ^ Kiel B (1971). ”Trypsin”. i Boyer PS. The Enzymes, 3: Hydrolysis - Peptide Bonds. Amsterdam: Elsevier. Sid. 249–75. ISBN 978-0-12-122703-6.
- ^ ”Enterokinase (enteropeptidase) : comparative aspects”. Trends Biochem. Sci. 14 (3): sid. 110–2. March 14, 1989. doi:. PMID 2658218.
- ^ ”Functional expression and purification of bovine enterokinase light chain in recombinant Escherichia coli”. Prep. Biochem. Biotechnol. 37 (3): sid. 205–17. 2007. doi:. PMID 17516250.
- ^ ”Evolutionary families of peptidases”. Biochem. J. 290 (1): sid. 205–18. February 1993. doi:. PMID 8439290.
- ^ ”Crystal structure of enteropeptidase light chain complex with an analog of the trypsinogen activation peptide”. J Mol Biol 292 (2): sid. 361–73. Sep 17, 1999. doi:. PMID 10493881.
- ^ Yamashina I. (May 1956). ”The action of enterokinase on trypsinogen”. Biochim Biophys Acta 20 (2): sid. 433–4. doi:. PMID 13328891. http://actachemscand.dk/pdf/acta_vol_10_p0739-0743.pdf.
- ^ Rawlings, Neil D.; Salvesen, Guy (2013). Handbook of Proteolytic Enzymes (3rd). ISBN 978-0-12-382219-2. http://www.sciencedirect.com/science/book/9780123822192. Läst 20 februari 2014.
- ^ ”Activation of recombinant proenteropeptidase by duodenase”. FEBS Lett. 466 (2–3): sid. 295–9. Jan 28, 2000. doi:. PMID 10682847.
- ^ ”Type II transmembrane serine proteases. Insights into an emerging class of cell surface proteolytic enzymes.”. J Biol Chem 276 (2): sid. 857–60. Jan 12, 2001. doi:. PMID 11060317.
- ^ ”Enterokinase, the initiator of intestinal digestion, is a mosaic protease composed of a distinctive assortment of domains”. Proc Natl Acad Sci USA 91 (16): sid. 7588–92. August 2, 1994. doi:. PMID 8052624. Bibcode: 1994PNAS...91.7588K.
- ^ ”Bovine enterokinase. Purification, specificity and some molecular properties”. Biochemistry 16 (15): sid. 3354–60. July 26, 1977. doi:. PMID 889800.
- ^ ”The preparation and properties of bovine enterokinase”. J Biol Chem 254 (5): sid. 1677–83. March 10, 1979. doi:. PMID 762166.
- ^ ”Incorporation of bovine enterokinase in reconstituted soybean phospholipid vesicles”. J Biol Chem 258 (5): sid. 3069–74. March 10, 1983. doi:. PMID 6338012.
- ^ ”Bovine proenteroptidase is activated by trypsin, and the specificity of enteropeptidase depends on the heavy chain”. J Biol Chem 272 (50): sid. 31293–300. December 12, 1997. doi:. PMID 9395456.
- ^ ”The preparation and properties of the catalytic subunit of bovine enterokinase”. J Biol Chem 259 (21): sid. 13195–8. November 10, 1984. doi:. PMID 6386810.
- ^ ”Cloning and functional expression of a cDNA encoding the catalytic subunit of bovine enterokinase”. J Biol Chem 268 (31): sid. 23311–7. November 5, 1993. doi:. PMID 8226855.
- ^ ”On the catalytic and binding sites of porcine enteropeptidase”. Biochim Biophys Acta 452 (2): sid. 488–96. December 8, 1976. doi:. PMID 12810.
- ^ [a b] Terpe K (2003). ”Overview of tag protein fusions: from molecular and biochemical fundamentals to commercial systems”. Appl Microbiol Biotechnol 60 (5): sid. 523–33. doi:. PMID 12536251. http://wolfson.huji.ac.il/expression/local/tag-protein-fusions.pdf.
- ^ ”Isolation from beef pancreas of crystalline trypsinogen, trypsin, a trypsin inhibitor, and an inhibitor-trypsin compound”. J Gen Physiol 19 (6): sid. 991–1007. Jul 20, 1936. doi:. PMID 19872978.
- ^ ”Mutations in the proenteropeptidase gene are the molecular cause of congenital enteropeptidase deficiency”. Am. J. Hum. Genet. 70 (1): sid. 20–5. January 2002. doi:. PMID 11719902.
- ^ ”Intestinal enterokinase deficiency”. Lancet 1 (7599): sid. 812–3. April 19, 1969. doi:. PMID 4180366.
- ^ ”Malabsorption and growth failure due to intestinal enterokinase deficiency”. J. Pediatr. 78 (3): sid. 481–90. March 1971. doi:. PMID 4322674.
- ^ ”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): sid. 681–84. Nov 1995. doi:. PMID 8962677.
Externa länkar
[redigera | redigera wikitext]
Wikimedia Commons har media som rör Enteropeptidas.
| |||||||||||||||||