Pepsinogeeni on tsymogeeni pepsiini, suuri hydrolyyttisiä entsyymejä suorittamisesta vastaavien proteiinien sulatuksessa nisäkkään mahassa. Zymogeenit tai proentsyymit ovat passiivisia entsyymien esiasteita, ts. Ne eivät kykene katalysoimaan aktiivisten muotojensa suorittamia reaktioita.
Sen aktivoituminen riippuu proteiinin kolmiulotteisen rakenteen muutoksista, jotka saavat aikaan funktionaalisen aktiivisen kohdan muodostumisen. Nämä muutokset tapahtuvat useimmissa tapauksissa samanaikaisesti proteiinisegmentin proteolyyttisen hajoamisen kanssa.
Pepsiinin kolmiulotteinen rakenne, pepsinogeenin katalyyttisesti aktiivinen muoto. Jawahar Swaminathan ja MSD: n henkilökunta Euroopan bioinformatiikan instituutissa, Wikimedia Commonsista
Siksi pepsinogeenissä on tehtävä rakenteellisia muutoksia tarvittavan peptidaasiaktiivisuuden saavuttamiseksi ja proteiinien sulattamisen edistämiseksi mahassa ruoan nauttimisen jälkeen.
Rakenne
Pepsinogeeni on 371 aminohappoproteiini, joka kuuluu asparagiiniproteinaasien suureen perheeseen, jolle on tunnusomaista, että sen aktiivisessa keskuksessa on asparagiinihappotähteitä.
Sen kvaternäärinen rakenne määritettiin ensimmäistä kertaa sioissa ekspressoidulle proteiinille röntgenkristallografiatekniikalla. Tulos oli samanlainen kuin proteiinin kypsän tai aktiivisen muodon pepsiinin osoittama tulos.
Siten ainoa todettu ero on 44 aminohapon peptidin läsnäolo pepsinogeenissä, joka taittuu aktiivisen kohdan raon yli. Tässä asemassa se estää tämän proteaasin vuorovaikutusta hajoavien proteiinien kanssa.
Tämä peptidi, joka pilkotaan antamaan aktiivinen entsyymi, sijaitsee proteiinin aminoterminaalisessa päässä.
Koska pepsinogeenin kyky hajottaa proteiineja ei toimi vain tulpana, se ei johdu aktiivisen keskuksen rakenteellisista muodonmuutoksista. Päinvastoin, se pysyy samalla konformaatiolla entsyymin molemmissa muodoissa.
Tässä mielessä on syytä huomata, että pepsinogeenin kiderakenne muodostaa likimääräisen mallin muiden asparagiiniproteinaasien suureen perheeseen kuuluvien tsymogeenien rakenteesta.
ominaisuudet
Elämän alussa pepsiini (aktiivinen pepsinogeenimuoto) on tärkeä maidon sulamisen kannalta. Myöhemmin sen tehtävänä on hajottaa ravintoproteiinit niiden aineosiksi (aminohapot) niiden helpon imeytymisen helpottamiseksi.
Synteesi ja eritys
Pepsinogeeniä syntetisoivat mahalaukun limakalvon pää- ja rahasolut. Myöhemmin se varastoidaan eritysrakuloihin, jotka pysyvät näiden solujen sytoplasmassa, kunnes niiden vapautuminen vaaditaan.
Siksi tämän tsymogeenin erittyminen on prosessia, jota säädellään. Sen vapautuminen vesikkeleistä, jotka sijaitsevat sytosolissa eksosytoosin kautta, vaatii hormonaalisia ja hermoärsykkeitä. Lisääntyneet maha-entsyymien erittymis- ja gastriinitasot sekä asetyylikoliini, koletsyskiniini, epidermaalinen kasvutekijä ja typpioksidi stimuloivat niiden synteesiä ja eritystä.
Lisäksi AtT20-soluilla, solulinjalla, jota käytetään yleisesti nisäkkäiden eritysreittejä tutkittaessa, tehdyt kokeet ovat osoittaneet, että syklisen AMP: n lisääntyminen kykenee myös indusoimaan mainittua eritystä.
Normaalin vatsan erityksen lisäksi sekä veressä että virtsassa on havaittu suhteellisen pieni määrä pepsiinogeeniä, minkä vuoksi sitä on kutsuttu uropepsinogeeniksi.
Uropepsinogeenin alkuperä ja sen rooli molemmissa paikoissa ovat edelleen määrittelemättä. Sen puuttuminen potilailta, joiden maha on kokonaan poistettu, näyttää kuitenkin osoittavan, että sen alkuperä on myös mahalaukussa.
Tyypit
Tähän mennessä on kuvattu kahta pääpsinogeenityyppiä: pepsinogeeni I ja pepsinogeeni II. Molemmilla tyypeillä ei ole eroja niiden katalyyttisessä aktiivisuudessa, ja ne aktivoidaan myös suolahaposta riippuvalla proteolyyttisellä hydrolyysillä.
Pepsinogeeni I: tä syntetisoivat ja erittävät sekä pään solut että mahalaukun limakalvon perussolut. Siksi sen eritys vähenee potilailla, joilla on krooninen atroofinen gastriitti, mahalaukun sairaus, jolle on ominaista mahalaukun rauhasten täydellinen katoaminen.
Toisin kuin jälkimmäisessä, käytännössä kaikki solut, jotka ovat osa mahalaukun limakalvoa, syntetisoivat pepsiinogeeni II: n (PGII), mutta näkyvämmin antral limakalvon solut ja ne, jotka muodostavat pohjukaissuolessa olevien Brünner-rauhasten..
Potilailla, joilla on krooninen atrofinen gastriitti, tämäntyyppinen pepsinogeeni kompensoi pepsinogeeni I erityksen vähenemistä.
Näiden kahden pepsinogeenityypin olemassaolo, joka eroaa vain siitä, että erittävät sen eri solut, voi vaikuttaa tarpeettomalta. Se voi kuitenkin olla evoluutiosovellus pepsiinisynteesin varmistamiseksi tarvittaessa.
aktivointi
Pepsinogeeni saa katalyyttisen aktiivisuuden muuttuessaan pepsiiniksi, aktiivisen paikan ontelossa olevan 44 aminohapon peptidin eliminaation tuotteeksi.
Sen optimaalinen toiminta riippuu alhaisista pH-arvoista välillä 1,5 - 2. Fysiologisissa olosuhteissa nämä arvot ylläpidetään suolahapon erityksellä solunsisäisissä kanavissa.
Happohajotusta mahalaukun tasolla ei tapahdu kaikilla eläimillä, joista esimerkkejä ovat hyönteiset, joista puuttuu pepsogeeni. Selkärankaisilla, joilla on vatsa, on kuitenkin peptistä aktiivisuutta.
Pepsinogeeni, jota varastoidaan pääsolujen eritysrakuloihin, vapautuu tarvittaessa mahakanavaan. Kun se saavuttaa vatsan luumenin, se muuttuu pepsiiniksi happamasta ympäristöstä ja aktivoituu enemmän pepsiinogeenimolekyylejä.
Sisäisten hermokuitujen ja ulkoisen vagaalisen stimulaation vaikutuksesta stimuloidaan pepsiinogeenin, samoin kuin HCl: n, gastriinin ja histamiinin tuotantoa. Toisaalta histamiini ja gastriini stimuloivat parietaalisoluja erittämään HCl: ää.
Pepsiini, kuten kaikki endopeptidaasi, vaikuttaa spesifisiin sidoksiin proteiinien aminohappojen välillä tuottamaan pienempiä peptidejä.
Toisin sanoen; hydrolysoi proteiinin sisäiset peptidisidokset. Sen vaikutus on tehokkain peptidisidoksissa, jotka ovat lähellä aromaattisia aminohappoja (fenyylialaniini, tyrosiini). Toisin kuin sen edeltäjätsymogeenissä, pepsiinin adaptiiviset muutokset pH-arvoissa yli 6 tuottavat katalyyttisen aktiivisuuden palautumattomia laskuja.
Viitteet
- Bryksa BC, Tanaka T, Yada RY. N-terminaalinen modifikaatio lisää pepsiinin neutraalin pH: n stabiilisuutta. Biokemia. 2003; 42: 13331 - 1338.
- Foltmann B, Pedreson VB. Happamien proteaasien primaaristen rakenteiden ja niiden tsymogeenien vertailu. Adv Exp Med. Biol., 1977; 95: 3-22.
- Guyton A, Hall J. (2006). Lääketieteellisen fysiologian oppikirja. (11. painos). USA: Elsevier Saunders.
- Kasper D, Fauci A, Longo D, Braunwald E, Hauser S, Jameson J. (2005). Harrison, Sisätautien periaatteet. (16. painos). Meksiko: McGrawHill.
- Kitahara F, Shimazaki R, Sato T, Kojima Y, Morozumi A, Fujino MA. Vakava atrofinen gastriitti, jossa on Helicobacter pylori -infektio ja mahalaukun syöpä. Mahasyöpä. 1998; 1: 118-124.
- Lin Y, Fused M, Lin X, Hartsuck JA, Tang J. Pepsiinin, Rhizopuspepsin ja niiden aktiivisen paikan vedyn sidosmutanttien kineettisten parametrien pH-riippuvuus. J Biol. 1992; 267: 18413-18418.
- Mangeat P. Hapon eritys ja kalvojen uudelleenorganisointi yhden mahalaukun parietaalisolussa primaariviljelmässä. Biologinen solu. 1990; 69: 223-257.
- Prozialeck J, Wershil BK. (2017). Mahan erittävän toiminnan kehitys. Sikiön ja vastasyntyneen fysiologia (viides painos). Osa 1, sivut 881-888.
- Schubert ML. Mahalaukun eritys. Nykyinen Opin Gastroent 2005; 21: 633 - 757.
- Sielecki AR, Fedorov AA, Boodhoo A, Andreeva NS, James MNG. Monokliinisen sian pepsiinin molekyyli- ja kiderakenteet puhdistettiin resoluutiolla 1,8 Å. J Mol Biol., 1990; 214: 143 - 170.
- Webbin pääministeri, Hengels KJ, Moller H, Newell DG, Palli D, vanhin JB. Matalan seerumin pepsinogeeni A -tason epidemiologia ja kansainvälinen yhteys mahasyövän määrään. Gastroenterologian. 1994; 107: 1335 - 1344.
- Wolfe MM, Soll AH. Mahahapon erityksen fysiologia. N Engl J Med 1998; 319: 1707.