Аспарагиновые протеазы (также «аспартилпротеазы», «аспарагиновые эндопептидазы») представляют собой каталитический тип протеазных ферментов , которые используют активированную молекулу воды, связанную с одним или несколькими остатками аспартата , для катализа своих пептидных субстратов. Как правило, они имеют два высококонсервативных аспартата в активном центре и оптимально активны при кислом pH . Почти все известные аспартилпротеазы ингибируются пепстатином . [1]
Аспарагиновые эндопептидазы КФ 3.4.23. позвоночного, грибкового и ретровирусного происхождения. [2] Совсем недавно были описаны аспарагиновые эндопептидазы, связанные с процессингом бактериального препилина 4 типа [3] и архейного префлагеллина. [4] [5]
Эукариотические аспарагиновые протеазы включают пепсины , катепсины и ренины . Они имеют двухдоменную структуру, возникающую в результате наследственной дупликации. Ретровирусные и ретротранспозонные протеазы ( ретровирусные аспартилпротеазы ) намного меньше и, по-видимому, гомологичны одному домену эукариотических аспартилпротеаз. Каждый домен содержит каталитический остаток Asp с расширенной щелью активного центра, локализованной между двумя долями молекулы. Одна доля, вероятно, развилась из другой в результате дупликации генов в далеком прошлом. В современных ферментах, хотя трехмерные структуры очень похожи, аминокислотные последовательности более различаются, за исключением мотива каталитического сайта, который очень консервативен. Наличие и положение дисульфидных мостиков являются другими консервативными особенностями аспарагиновых пептидаз.
Аспартилпротеазы представляют собой высокоспецифичное семейство протеаз – они склонны расщеплять дипептидные связи, имеющие гидрофобные остатки, а также бета-метиленовую группу. В отличие от сериновых или цистеиновых протеаз эти протеазы не образуют ковалентного промежуточного продукта во время расщепления. Таким образом, протеолиз происходит в одну стадию.
Хотя был предложен ряд различных механизмов действия аспартилпротеаз, наиболее широко распространенным является общий кислотно-основной механизм , включающий координацию молекулы воды между двумя высококонсервативными остатками аспартата . [6] [7] Один аспартат активирует воду, отрывая протон, позволяя воде осуществлять нуклеофильную атаку на карбонильный углерод разрезаемой связи субстрата , образуя тетраэдрический промежуточный оксианион , стабилизированный водородной связью со второй аспарагиновой кислотой. Перегруппировка этого промежуточного соединения приводит к протонированию разрезаемого амида , что приводит к расщеплению пептида-субстрата на два пептида-продукта.
Пепстатин является ингибитором аспартатпротеаз. [1]
Известны пять суперсемейств (кланов) аспарагиновых протеаз, каждое из которых представляет собой независимую эволюцию одного и того же активного центра и механизмов . Каждое надсемейство содержит несколько семейств со схожими последовательностями. Систематическая классификация MEROPS называет эти кланы в алфавитном порядке.
Многие эукариотические аспарагиновые эндопептидазы ( семейство пептидаз MEROPS A1) синтезируются с сигнальными и пропептидами . Пропептиды пепсиноподобных эндопептидаз животных образуют отдельное семейство пропептидов, которые содержат консервативный мотив длиной примерно 30 остатков . В пепсиногене А первые 11 остатков последовательности зрелого пепсина заменены 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 ;
