Аспарагиновые протеазы (также «аспартилпротеазы», «аспартилэндопептидазы») — это каталитический тип ферментов протеазы , которые используют активированную молекулу воды, связанную с одним или несколькими остатками аспартата, для катализа своих пептидных субстратов. В целом, они имеют два высококонсервативных аспартата в активном центре и оптимально активны при кислом pH . Почти все известные аспартилпротеазы ингибируются пепстатином . [1]
Были охарактеризованы аспарагиновые эндопептидазы EC 3.4.23. позвоночного, грибкового и ретровирусного происхождения. [2] Совсем недавно были описаны аспарагиновые эндопептидазы, связанные с обработкой бактериального препилина типа 4 [3] и архейного префлагеллина. [4] [5]
Эукариотические аспартатные протеазы включают пепсины , катепсины и ренины . Они имеют двухдоменную структуру, возникшую в результате предковой дупликации. Ретровирусные и ретротранспозонные протеазы ( ретровирусные аспартатные протеазы ) намного меньше и, по-видимому, гомологичны одному домену эукариотических аспартатных протеаз. Каждый домен вносит каталитический остаток Asp с расширенной щелью активного центра, локализованной между двумя долями молекулы. Одна доля, вероятно, произошла от другой в результате дупликации гена в далеком прошлом. В современных ферментах, хотя трехмерные структуры очень похожи, аминокислотные последовательности более расходятся, за исключением мотива каталитического центра, который очень консервативен. Наличие и положение дисульфидных мостиков являются другими консервативными особенностями аспартатных пептидаз.
Аспартилпротеазы — это высокоспецифичное семейство протеаз — они склонны расщеплять дипептидные связи, которые имеют гидрофобные остатки, а также бета-метиленовую группу. В отличие от сериновых или цистеиновых протеаз эти протеазы не образуют ковалентного промежуточного соединения во время расщепления. Таким образом, протеолиз происходит в один этап.
Хотя было предложено несколько различных механизмов для аспартилпротеаз, наиболее широко принятым является общий кислотно-основной механизм, включающий координацию молекулы воды между двумя высококонсервативными остатками аспартата . [6] [7] Один аспартат активирует воду, отрывая протон, что позволяет воде осуществлять нуклеофильную атаку на карбонильный углерод субстратной разрывной связи , образуя тетраэдрический оксианион , стабилизированный водородной связью со второй аспарагиновой кислотой. Перегруппировка этого промежуточного продукта приводит к протонированию разрывного амида , что приводит к расщеплению субстратного пептида на два пептида-продукта.
Пепстатин является ингибитором аспартатных протеаз. [1]
Известно пять суперсемейств (кланов) аспарагиновых протеаз, каждое из которых представляет собой независимую эволюцию одного и того же активного сайта и механизмов . Каждое суперсемейство содержит несколько семейств со схожими последовательностями. Систематическая классификация MEROPS именует эти кланы в алфавитном порядке.
Многие эукариотические аспарагиновые эндопептидазы ( семейство пептидаз MEROPS A1) синтезируются с помощью сигнальных и пропептидов . Пропептиды эндопептидаз, подобные животным пепсину, образуют отдельное семейство пропептидов, которые содержат консервативный мотив длиной около 30 остатков . В пепсиногене A первые 11 остатков зрелой последовательности пепсина замещены остатками пропептида. Пропептид содержит две спирали , которые блокируют щель активного центра , в частности консервативный остаток Asp11 в пепсине, водородные связи с консервативным остатком Arg в пропептиде. Эта водородная связь стабилизирует конформацию пропептида и, вероятно, отвечает за запуск превращения пепсиногена в пепсин в кислых условиях. [8] [9]
БАСЕ1 ; БАСЕ2 ; CTSD ; КТСЕ ; НАПСА ; ПГА5 ; ПГК ; РЕН ;
