ПРОТЕАЗЫ
Спасибо нашим инвесторам из казино онлайн
ПРОТЕАЗЫ
, ферменты, производящие гидролитическое расщепление белковых веществ, или протеолиз. Соответственно преобладающему в белках способу соединения аминокислот, действие П. заключается в присоединении воды по месту пептидной связи, с образованием свободных карбоксилов и аминогрупп:
R— CO—NH—B,’+H20=B,—COOH+NH2—
R’.
До сравнительно недавнего времени предполагалось, что среди П. существуют и ферменты, не вызывающие собственно гидролиза, не разрывающие пептидных связей, а лишь дезагрегирующие крупные коллоидные комплексы белковой частицы на более мелкие агрегаты. Однако в наст, время почти все авторы принимают, что все П. по существу своего действия являются «пептидазами», т. е. что они разрывают пептидные связи. Специальных ферментов, расщепляющих соединения типа дикето-пипе-разинов (см.
Белки,
химическое строение белков), до сих пор не обнаружено [по данным Abderhalden'a дикето-пиперазиновое кольцо может расщепляться П. (трипсином), если к нему присоединены пептидной связью нек-рые аминокислоты]. Полное расщепление’белка до аминокислот требует последовательного • действия нескольких П., и классификация последних основана на том, от какой ступени распада белка начинается их действие и к каким конечным продуктам оно приводит. Классификация и номенклатура отдельных П. в течение самых последних лет, особенно начиная с 1929 года, подверглись очень существенным, подчас коренным изменениям, гл. обр. в результате исследований школы Вилыитеттера (Willstatter) и его сотрудников (Waldschmidt-Leitz,. Grass-mann и др.). В особенности эти изменения касаются представлений о характере и природе П. естественных пищеварительных соков. Т. к. область эта продолжает очень интенсивно разрабатываться, то сейчас можно дать только схематическое изложение основных воззрений. Все П. можно разделить на две главные группы: протеиназы, действующие на натив-ные белки, и пептидазы, действующие на продукты расщепления белка, т. е. на б. или м. высокомолекулярные полипептиды, образующиеся из нативных белков под влиянием про-теиназ или полученные синтетически. Действия протеиназ на какие-либо синтетические продукты до сего времени никогда еще не наблюдалось. Протеиназы могут в свою очередь быть разделены на три главные группы: 1) пепсиназы, типа пепсина, с оптимумом действия в сильнокислой среде, при рН около 1,4—2,5; действуют лишь на катионы белка (Northrop*); 2) триптазы, оптимум действия в. щелочной среде; реагируют лишь с анионом белка; важнейшие представители—П. поджелудочной железы и кишечного сока; 3) тканевые и клеточные протеиназы: папаин в растительных, катепсин в животных клетках. рН-оптимум их действия совпадает с изоэлектри-. ческой точкой применяемого субстрата, откуда следует, что эти протеиназы действуют на изоэлектрический белок.—За исключением пепсина прочие протеиназы для своего действия нуждаются в активировании определенными активаторами. Для триптазы панкреатического и кишечного сока таким активатором служит энтерокиназа, для папаина и катепсина—синильная кислота или соединения, содержащие сульфгидрильную группу (SH)—например H2S, цистеин, глютатион; последний и является естественной киназой катепсина в животных тканях.—Пепсиназы расщепляют белок на сравнительно крупные комплексы, папаиназы (папаин и катепсин)—на пептиды более низкого молекулярного веса, триптазы дают уже нек-рое количество свободных аминокислот. Пептидазы могут быть повидимому в основном разбиты на следующие группы: 1) дипеп-тидазы, действующие лишь на дипептиды, построенные из встречающихся в природе аминокислот; оптимум рН—около 7,8; 2) полипепти-дазы: а) аминополипептидазы; действуют лишь на пептиды, содержащие не менее трех остатков аминокислот, но на белки не действуют; отщепляют от полипептида аминокислоты, несущие свободную аминогруппу; замещение этой группы делает субстрат недоступным действию аминополипептидазы; оптимум действия около рН = 7,0; б) карбоксиполипептидазы; отщепляют аминокислоты с того конца полипептида, к-рый несет свободную карбоксильную группу. Карбоксиполипептидаза поджелудочного сока (триптическая), как и соответствующая протеиназа (трипсин), активируется энте-рокиназой. Активирование выражается в усилении действия и в расширении круга подле^ жащих расщеплению субстратов. В отличие. от нее карбоксиполипептидаза тканей (катеп-тическая), как и соответствующая протеиназа (катепсин), активируется сульфгидрильными соединениями и HCN. Из П., рассматривавшихся до недавнего времени как биохимические индивидуу
мы (пепсин желудочного сока, трипсин поджелудочного, эрепсин кишечного сока, тканевые и клеточные П.), в наст, время только пепсин может считаться однородным в энзимологическом отношении, являясь типичной протеиназой. Во всех же прочих случаях имеется б. или м. сложная смесь различных П.—протеиназ и пепти-даз. На основе приведенной классификации, которая стала возможной благодаря систематическому применению разработанных школой Вилынтеттера методов разделения – и изолирования ферментов путем избирательной адсорпции, можно дать следующую схему состава протеолитических систем пищеварительного тракта и тканей. Желудочный сок — протеиназы (пепсиназы): пепсин и химозин; энзимологическая самостоятельность последнего остается еще не установленной окончательно. Поджелудочный сок: 1) панкреатическая протеиназа, триптаза (трипсин или трипси-ноген); 2) карбоксиполипептидаза (триптическая); 3) аминополипептидаза; 4) дипептидаза. Кишечный сок содержит смесь ферментов, по – лучившую название эрепсина, по своему составу соответствует панкреатическому соку, но количество протеиназы сильно отступает на задний план и преобладают пептидазы; в соке кишечной петли, изолированной по Тири-Вел-ла (Thiry, Vella), протеиназы не содержится; возможно, что она просто происходит из поджелудочного сока. Ткани и клетки: 1) протеи-наза—катепсин; 2) дипептидаза; 3) аминопо-липептидаза; 4) катептическая карбоксиполи-пептидаза. Биологическое значение протеза. П. пищеварительных соков, расщепляя белки пищи до способных к диффузии аминокислот и простейших пептидов, делают их доступными всасыванию и открывают возможность к синтезу специфичных для организма данного животного тканевых белков из неспецифических обломков чужеродного пищевого белка. Построение тканевого белка вероятно совершается под влиянием синтезирующего действия тканевых протеаз. Эти последние производят также расщепление собственных белков клеток по мере их изнашивания и отмирания, а также в тех случаях, когда происходит мобилизация аминокислот тканевого белка в целях энергетических (при голодании) или для построения специфических веществ (образование гормонов, половых продуктов, казеина молока и др. специфических секретов). Действие П. тканевых клеток и лейкоцитов играет важную роль при физиол. и пат. процессах рассасывания (тканевых элементов при метаморфозе, рассасывание воспалительных эксудатов, аутолитическое расплавление тканей при нагноениях, некрозе и т. д.). Сычужный фермент (химозин), производящий частичный гидролиз казеина молока, участвует в свертывании молока. По Вальдшмидт – Лей-цу, также и тромбин, вызывающий свертывание крови, является П., родственной трипсину, и действие его заключается в частичном гидролизе фибриногена с образованием нерастворимого фибрина. ■—-Методы определения П. основаны либо на измерзнии количества оставшегося нерасщепленным субстрата (методы Гросс-Фульда, Фольгардта и др.), либо на определении освобождающегося под действием П. растворимого небелкового азота (по Кьельдалю), либо наконец на определении образующихся свободных карбоксильных и аминогрупп. Последние методы—наилучшие; к ним относится титрование карбоксильных групп в присутствии формалина (по Серен-сену) или этилового спирта (по Вилыитеттеру и Вальдшмидт-Лейцу), далее определение аминогрупп—газометрическое по Ван-Слайку и колориметрическое—по Фолину (см.
Лминоазот).
Школой Вилынтеттера разработаны стандартные единицы, в к-рых измеряется активность препаратов различных П.
Лит.:
СмородинцевИ. и Адова А., К вопросу о природе протеаз, Тр. III Всссоюзн. съезда физиологов, М., 1928, стр. 136—137; Сокольников О., О методах изучения протеазы сыворотки крови в связи с новым, способом их определения, Клин, мед., 1930, №2; Утки-на-ЛюбовцеваЛ.,0 сывороточных протеазах, Ж. зкспер. биол. и мед., 1927, № 17; О р р е n h. e i m e г С, Bakterienenzyme (Hndb. d. pathogenen Mikroorganismen, hrsg. v. W. Kolle, R. Kraus u. P. Uhlenhuth, B. II, Jena— Berlin—Wien, 1929, лит.); Grassmann W. Proteo-lytische Fermente des Tier – u. Pflanzenreiches (Hndb. d. Biochemie, hrsg. v. C. Oppenheimer, B. IX—Erganzungs-band, p. 175, Jena, 1930, лит.); о н ж е, Proteasen, Erg. d. Enzymforschung. hrsg. v. Nord-Weidenhagen, B. I, Lpz., 1932; Waldscbmidt-Leitz E., The mode of action and differentiation of proteolytic enzymes?, Physiol. rev., v. XI, №
3,
1931. А. Браунштейн, В. Энгельгардт.