Лейциламинопептидазы ( EC 3.4.11.1, лейцинаминопептидаза , LAP , лейцилпептидаза , пептидаза S , цитозольная аминопептидаза , катепсин III , L-лейцинаминопептидаза , лейцинамидопептидаза , лейцинамидаминопептидаза , белки FTBL , протеинаты FTBL , аминопептидаза II , аминопептидаза III , аминопептидаза I ) — это ферменты, которые преимущественно катализируют гидролиз остатков лейцина на N - конце пептидов и белков . Однако могут быть расщеплены и другие остатки на N-конце. LAP были обнаружены в надцарствах . Выявленные LAP включают LAP человека, LAP хрусталика крупного рогатого скота , LAP свиньи , LAP Escherichia coli ( E. coli ) (также известный как PepA или XerB) и специфичный для пасленовых кислый LAP (LAP-A) томата ( Solanum lycopersicum ).
Было обнаружено, что активные центры в PepA и в LAP бычьего хрусталика схожи. [ 1 ] На рисунке ниже показана предлагаемая модель активного центра LAP-A в томате, основанная на работе Strater et al . [2] Также известно, что биохимия LAP из этих трех царств очень похожа. PepA, LAP бычьего хрусталика и LAP-A предпочтительно расщепляют N-концевые остатки лейцина, аргинина и метионина . Все эти ферменты являются металлопептидазами, требующими двухвалентных катионов металлов для своей ферментативной активности [3] Ферменты активны в присутствии Mn +2 , Mg +2 и Zn +2 . Известно также, что эти ферменты имеют высокий pH (pH 8) и температурный оптимум. При pH 8 самая высокая ферментативная активность наблюдается при 60 °C. PepA, бычий хрусталик LAP и LAP-A также известны тем, что образуют гексамеры in vivo . Gu et al. в 1999 году продемонстрировали, что шесть 55kDA ферментативно неактивных протомеров LAP-A объединяются, образуя 353kDa биоактивный гексамер LAP-A. Были построены структуры бычьего хрусталика LAP протомера и биологически активного гексамера [4], их можно найти в Protein Data Bank (2J9A).
Исторически механизмы карбоксипептидаз и эндопротеаз были гораздо лучше изучены и поняты исследователями (Ref #6 Lipscomb 1990). Работа последних двух десятилетий предоставила жизненно важные знания о механизмах аминопептидаз . Механизм
Были выяснены LAP и PepA бычьего хрусталика (Ref 1 и 2), однако точный механизм LAP-A томата в настоящее время неизвестен. Поиск текущей литературы не указывает на то, что ведутся новые исследования для определения точного механизма LAP-A. Основываясь на биохимическом сходстве LAP между царствами, механизм LAP-A может быть похож на LAP и PepA бычьего хрусталика.
Исследования показали, что LAP-A, который когда-то считался геном домашнего хозяйства , необходимым только для обмена белков , играет регуляторную роль в иммунном ответе томата.
Чтобы выжить, растения должны быть способны реагировать на многие биотические и абиотические стрессы, включая атаку патогенов , колющих/сосущих насекомых , травоядных и механические ранения. Эти стрессы активируют специализированные пути передачи сигнала , которые специфичны для стрессора и количества нанесенного повреждения ткани. Подобно механическим ранениям, жующие насекомые, такие как табачный бражник (Manduca sexta, один из основных вредителей томатов), вызывают обширное повреждение тканей , активируя реакцию, опосредованную жасмоновой кислотой (JA) (Walling 2000). Эта реакция, опосредованная JA, вращается вокруг октадеканоидного пути , который отвечает за синтез JA и нескольких других мощных сигнальных молекул, и заканчивается регуляцией двух наборов генов, экспрессия которых меняется с течением времени. Ранние гены усиливают сигнал ранения и могут быть обнаружены через 30 минут - 2 часа после повреждения (Ryan 2000). Позднюю экспрессию генов можно увидеть через 4–24 часа после ранения. Продукты генов позднего ответа действуют как сдерживающие факторы для питания жующих насекомых, часто за счет снижения питательной ценности съеденной пищи или вмешательства в функцию кишечника насекомых (Walling 2000). Например, ингибиторы сериновых протеиназ (Pins) мешают пищеварительным протеазам в кишечнике насекомых, а полифенолоксидазы (PPO) действуют, снижая питательную ценность листьев растений после их употребления травоядными животными (Johnson et al. 1989; Ryan 2000; Orozco-Cardenas 2001). Пожалуйста, см. Рисунок 3 для краткого изложения реакции на рану у томатов.
Реакция растений на этот октадеканоидный путь похожа на пути простагландина и лейкотриена млекопитающих (Ref Walling 2000). Этот конкретный путь ингибируется салициловой кислотой .
(LAP-A), продукт октадеканоидного пути в некоторых растениях семейства пасленовых, как показали Фаулер и др., играет регуляторную роль в поздней реакции на рану томата. Эксперименты проводились с использованием трех генотипов растений томата: дикого типа (WT), растений (LapA-SI), которые были подавлены для LAP-A, и LapA-OX, которые конститутивно экспрессировали LAP-A. Экспрессия поздних генов была подавлена в раненых растениях LapA-SI, и растения LapA-SI также были более восприимчивы к питанию табачной гусеницей бражника по сравнению с растениями дикого типа (WT). Для сравнения, раненые листья LapA-OX демонстрировали повышенные уровни накопления РНК поздних генов, повышенную устойчивость к травоядным и расширенную экспрессию генов поздней реакции на рану. Эти данные свидетельствуют о том, что функции LAP-A заключаются в регулировании как интенсивности, так и стойкости поздней реакции на рану. Однако нераненый LapA-OX не накапливал поздние генные РНК- транскрипты, что позволяет предположить, что присутствие одного LAP-A недостаточно для индукции поздней экспрессии генов. LAP-A — первая растительная аминопептидаза, для которой показано, что она играет регуляторную роль в пути передачи сигнала.
Белки LAP экспрессируются в различных морских организмах как способ справиться с осмотической угрозой, которую представляет для клетки высокая соленость. Во время периодов высокой солености LAP начинает катализ белков, чтобы высвободить аминокислоты в клетку в попытке сбалансировать высокие концентрации ионов во внешней среде. [5]
