Enteropeptidase - Wikipedia

Enteropeptidase (auch Enterokinase genannt) ist ein Enzym, das von Zellen des Zwölffingerdarms produziert wird und an der Verdauung bei Menschen und anderen Tieren beteiligt ist. Enteropeptidase wandelt Trypsinogen (ein Zymogen) in seine aktive Form Trypsin um, was die anschließende Aktivierung von Verdauungsenzymen der Bauchspeicheldrüse bewirkt. ^[1][2] Das Fehlen von Enteropeptidase führt zu einer Beeinträchtigung der Darmverdauung. ^[3]

Enteropeptidase ist eine Serinprotease (EC 3.4.21.9) einer mit Disulfid verknüpften schweren Kette von 82-140 kDa, die Enterokinase in der Darmbürstengrenzmembran verankert, und einer leichten Kette von 35–62 kDa, die die katalytische Untereinheit enthält. ^[4] Enteropeptidase ist ein Teil des Chymotrypsin-Clans von Serinproteasen und ist diesen Proteinen strukturell ähnlich. ^[5]

Historische Bedeutung [ edit ]

Enteropeptidase wurde von Ivan Pavlov entdeckt, der 1904 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielt für seine Studien der Magen-Darm-Physiologie. Es ist das erste bekannte Enzym, das andere Enzyme aktiviert, und es ist ein bemerkenswertes Beispiel dafür, wie die Evolution von Serinproteasen zur Regulierung der Stoffwechselwege genutzt wurde. ^[6] Die inerte Funktion von Verdauungsenzymen im Pankreas war im Vergleich zu ihren bekannt starke Aktivität im Darm, aber die Grundlage für diesen Unterschied war unbekannt. Im Jahr 1899 zeigte der Schüler von Pavlov, N. P. Schepowalnikov, dass Duodenalsekrete beim Hund die Verdauungsaktivität von Pankreasenzymen, insbesondere von Trypsinogen, dramatisch stimuliert haben. Das aktive Prinzip wurde als spezielles Enzym im Darm erkannt, das andere Enzyme aktivieren konnte. Pavlov nannte es Enterokinase. Die Debatte, ob Enterokinase ein Cofaktor oder Enzym war, wurde von Kunitz gelöst, der zeigte, dass die Aktivierung von Trypsinogen durch Enterokinase katalytisch war. In den fünfziger Jahren wurde gezeigt, dass Rinder-Trypsinogen durch Spaltung eines N-terminalen Hexapeptids autokatalytisch aktiviert wird. ^[7] Der genauere IUBMB-Name Enteropeptidase existiert seit 1970. Der ursprüngliche Name "Enterokinase" hat jedoch eine lange Geschichte bleibt allgemein gebräuchlich. ^[8]

Enzymstruktur [ edit ]

Die Enteropeptidase ist eine Typ-II-Transmembran-Serinprotease (TTSP), die an der Bürstengrenze der duodenalen und jejunalen Mukosa lokalisiert ist ein Zymogen, Proenteropeptidase, das eine Aktivierung durch Duodenase oder Trypsin erfordert. ^[9] TTSPs werden als einkettige Zymogene mit N-terminalen Propeptidsequenzen unterschiedlicher Länge synthetisiert. Diese Enzyme werden durch Abspaltung von Lysin- oder Argininresten an der Carboxylseite aktiviert, die in einem stark konservierten Aktivierungsmotiv vorliegen. Es wird vorausgesagt, dass TTSPs nach Aktivierung über eine konservierte Disulfidbindung, die die pro-Domäne und die katalytische Domäne verbindet, membrangebunden bleiben. ^[10]

Im Fall der Enteropeptidase von Rindern umfasst das primäre Translationsprodukt 1035 Reste mit einer erwarteten Masse von 114,9 kDa. ^[11] ] Die nachgewiesene scheinbare Masse von etwa 160 kDa stimmt mit dem angegebenen Kohlenhydratgehalt von 30 - 40% überein, wobei gleiche Mengen an Neutral- und Aminozuckern vorhanden sind. ^[12][13] Die Aktivierungsschnittstelle nach Lys800 spaltet die schweren und leichten Ketten reifer Rinder-Enteropeptidase. Es gibt 17 potentielle N-verknüpfte Glykosylierungsstellen in der schweren Kette und drei in der leichten Kette. Die meisten davon sind in anderen Arten konserviert.
Die schwere Kette hat in der Nähe des N-Terminus einen hydrophoben Abschnitt, der den Transmembrananker unterstützt. ^[14][15] Die schwere Kette beeinflusst die Spezifität der Enteropeptidase. Native Enteropeptidase ist gegen Sojabohnen-Trypsininhibitor resistent. Die isolierte leichte Kette ist jedoch subtil, sei es durch begrenzte Reduktion des natürlichen Proteins ^[16] oder durch Mutagenese und Expression in COS-Zellen. ^[17] Native Enteropeptidase und die isolierte leichte Kette haben eine ähnliche Aktivität gegenüber Gly- (Asp) 4- Lys-NHNap, aber die abgelegene leichte Kette hat eine deutlich verringerte Aktivität gegenüber Trypsinogen. Ein analoger selektiver Defekt bei der Erkennung von Trypsinogen kann in der zweikettigen Enteropeptidase durch Erhitzen oder durch Acetylierung hergestellt werden. ^[18] Dieses Verhalten impliziert, dass das katalytische Zentrum und eine oder mehrere sekundäre Substratbindungsstellen für eine optimale Erkennung von Trypsinogen unerlässlich sind.

Menschliche Enteropeptidase - leichte Kette

Aktivität [ edit ]

Trotz ihres alternativen Namens (Enterokinase) ist Enteropeptidase eine Serinprotease, die die Hydrolyse von Peptidbindungen in Proteinen und katalysiert Im Gegensatz zu anderen Kinasen katalysiert der Transfer von Phosphatgruppen nicht. Die Enteropeptidase zeigt eine Trypsin-ähnliche Aktivität, wobei Proteine ​​nach einem Lysin an einer spezifischen Spaltstelle (Asp-Asp-Asp-Asp-Lys) gespalten werden. ^[19] Diese Spaltung führt zu einer trypsinabhängigen Aktivierung anderer Pankreas-Zymogene, wie Chymotrypsinogen, ProCastoxypeptidase und Prolipase im Lumen des Darms. ^[20] Da die Pro-Region von Trypsinogen diese Sequenz enthält, katalysiert Enteropeptidase seine Aktivierung in vivo :

Trypsinogen → Trypsin + Pro-Region (Val-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys)

Genetik und Krankheitsrelevanz [ edit ]

Beim Menschen wird die Enteropeptidase durch das PRSS7 -Gen (auch als ENTK ) kodiert. auf Chromosom 21q21. Einige Nonsense- und Frameshift-Mutationen in diesem Gen führen zu einer seltenen rezessiven Erkrankung, die durch einen schwerwiegenden Gedeihstod bei betroffenen Säuglingen aufgrund eines Enteropeptidase-Mangels gekennzeichnet ist. ^[21] Die Expression von Enteropeptidase-mRNA ist auf den proximalen Dünndarm beschränkt, und das Protein wird in Enterozyten gefunden von Duodenum und proximalem Jejunum. Bei der Sekretion aus dem Pankreas in den Zwölffingerdarm trifft Trypsinogen auf Enteropeptidase und wird aktiviert. Trypsin spaltet und aktiviert dann andere Pankreas-Serinprotease-Zymogene (Chymotrypsinogen und Proelastasen), Metalloprotease-Zymogene (Procarboxypeptidasen) und Prolipasen. Durch diese einfache zweistufige Kaskade beschränkt sich die destruktive Aktivität dieser Verdauungshydrolasen auf das Darmlumen. Die physiologische Bedeutung dieses Weges zeigt sich in der schweren Malabsorption im Darm, die durch angeborenen Enteropeptidase-Mangel verursacht wird. ^[22][23] Diese Erkrankung kann lebensbedrohlich sein, reagiert jedoch auf eine orale Supplementierung mit Pankreas-Extrakt.

Anwendungen [ edit ]

Die Spezifität von Enteropeptidase macht es zu einem idealen Werkzeug für biochemische Anwendungen; ein Fusionsprotein, das einen C-terminalen Affinitätsmarker (wie Poly-His) enthält, der durch diese Sequenz verbunden ist, kann durch Enteropeptidase gespalten werden, um das Zielprotein nach der Proteinreinigung zu erhalten. ^[19] Andererseits ist die N-terminale Pro-Sequenz von Proteasen, die vor der Aktivierung gespalten werden müssen, können mutiert werden, um eine Aktivierung mit Enteropeptidase zu ermöglichen. ^[24]

Referenzen edit

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Externe Links [ edit ]