Цистатин

Группа эндогенных ингибиторов цистеиновой протеиназы

Цистатины — это семейство ингибиторов цистеиновой протеазы , которые имеют гомологию последовательностей и общую третичную структуру альфа-спирали, лежащей поверх антипараллельного бета-слоя. Семейство подразделяется, как описано ниже.

Цистатины проявляют сходство с фетуинами , кининогенами , гликопротеинами , богатыми гистидином , и белками, связанными с цистатином . ^{[2] [3] [4]} Цистатины в основном ингибируют ферменты пептидазы (другой термин для протеаз ), принадлежащие к семействам пептидаз C1 ( семейство папаина ) и C13 ( семейство легумаина ). Известно, что они неправильно сворачиваются, образуя отложения амилоида , и участвуют в ряде заболеваний. ^{[ требуется ссылка ]}

Типы

Семейство цистатиновых веществ включает:

• Цистатины типа 1, которые являются внутриклеточными и присутствуют в цитозоле многих типов клеток, но также могут появляться в жидкостях организма в значительных концентрациях. Они представляют собой одноцепочечные полипептиды из примерно 100 остатков, не имеющие ни дисульфидных связей , ни углеводных боковых цепей. Цистатины типа 1 также известны как стефины (в честь Института Стефана , где они были впервые обнаружены ^[5] )
• Цистатины типа 2, которые в основном являются внеклеточными секретируемыми полипептидами, в значительной степени кислые, содержат четыре консервативных остатка цистеина , которые, как известно, образуют две дисульфидные связи , могут быть гликозилированы и/или фосфорилированы . Они синтезируются с сигнальным пептидом из 19-28 остатков. Они широко распространены и встречаются в большинстве жидкостей организма. ^{[ необходима цитата ]}
• Цистатины типа 3, которые являются многодоменными белками. Представители этой группы у млекопитающих — кининогены . У млекопитающих существует три различных кининогена: H- (высокомолекулярный, InterPro :  IPR002395 ) и L- (низкомолекулярный) кининоген, которые встречаются у ряда видов, и T-кининоген, который встречается только у крыс. ^{[ необходима цитата ]}
• Неклассифицированные цистатины. Это цистатин-подобные белки, обнаруженные в ряде организмов: фитоцистаты растений, фетуин млекопитающих, цистатины насекомых и цистатин яда шумящей гадюки, который ингибирует металлопротеазы семейства пептидаз MEROPS M12 (астацин/адамализин). Также было показано, что ряд цистатин-подобных белков лишены ингибирующей активности. ^{[ необходима цитата ]}

Цистатины человека

• CST1 , CST2 , CST3 (цистатин C, маркер функции почек), CST4 , CST5 , CST6 , CST7 , CST8 , CST9, CST11 , CSTA (цистатин A), CSTB (цистатин B) ^{[ необходима ссылка ]}

Растительные цистатины

Растительные цистатины обладают особыми характеристиками, которые позволяют классифицировать их в особый класс, называемый фитоцистатин. Одним из них является наличие N-концевой альфа-спирали, присутствующей только в растительных цистатинах. Фитоцистаты участвуют в нескольких процессах, включая прорастание и защиту растений. Ван Вик и др. обнаружили около 19 различных цистатинов, похожих на оризацистатин-I в сое, вместе с родственными цистеиновыми протеазами. ^[6]

1. Ингибирующая активность: Растительные цистатины, как и их животные аналоги, функционируют путем ингибирования цистеиновых протеаз. Таким образом, они регулируют различные клеточные процессы, включая деградацию белков, старение и защитные реакции.
2. Защитные механизмы: некоторые растительные цистатины связаны с защитными механизмами против травоядных и патогенов. Когда растение подвергается нападению, оно может вырабатывать цистатины, чтобы помешать пищеварительным ферментам травоядных или протеазам вторгающихся патогенов.
3. Тканеспецифическая экспрессия: Различные ткани и органы растений могут экспрессировать определенные изоформы цистатина. Эта тканеспецифическая экспрессия предполагает, что эти белки играют различные роли в различных частях растения.
4. Реакция на стресс: растительные цистатины часто участвуют в реакции на стресс окружающей среды. Когда растения сталкиваются с такими условиями, как засуха, жара или другие стрессы, экспрессия цистатинов может изменяться как часть адаптивной реакции растения.
5. Развитие семян: Цистатины также участвуют в развитии и созревании семян. Они играют роль в регуляции активности протеазы на стадиях развития семян.
6. Разнообразие: Растительное царство демонстрирует разнообразие цистатинов, и разные виды растений могут иметь уникальные изоформы цистатина со специфическими функциями. Это разнообразие отражает приспособляемость этих белков к различным экологическим нишам.

Понимание цистатинов растений важно не только для раскрытия молекулярных механизмов биологии растений, но и для потенциального применения в сельском хозяйстве. Использование знаний о цистатинах растений может способствовать разработке сельскохозяйственных культур с улучшенной устойчивостью к вредителям и болезням. Продолжающиеся исследования продолжают изучать роль и применение цистатинов растений в различных видах растений.

Проницаемость мембраны

Цистатин курицы быстро проходил через мембрану нео -Т-клеток MCF-10A и ингибировал катепсин B , когда он был ацилирован жирными ацильными остатками из 6-18 атомов углерода. ^{[7] [ актуально? ]}

Смотрите также

• Аффимер , тип сконструированного белка, основанный на цистатиновом каркасе

Ссылки

1. Салат Дж., Паесен Г.К., Резакова П., Котсифакис М., Коварова З., Санда М. и др. (июль 2010 г.). «Кристаллическая структура и функциональная характеристика иммуномодулирующего слюнного цистатина мягкого клеща Ornithodoros moubata». Биохимический журнал . 429 (1): 103–112. дои : 10.1042/BJ20100280. ПМЦ  3523712 . ПМИД  20545626.; визуализировано с помощью PyMOL
2. Rawlings ND, Barrett AJ (январь 1990). "Эволюция белков суперсемейства цистатина". Journal of Molecular Evolution . 30 (1): 60–71. Bibcode : 1990JMolE..30...60R. doi : 10.1007/BF02102453. PMID  2107324. S2CID  33504413.
3. Абрахамсон М, Альварес-Фернандес М, Натансон CM (2003). «Цистатины». Симпозиум Биохимического общества . 70 (70): 179–199. doi :10.1042/bss0700179. PMID  14587292.
4. Turk V, Bode W (июль 1991 г.). «Цистатины: белковые ингибиторы цистеиновых протеиназ». FEBS Letters . 285 (2): 213–219. Bibcode : 1991FEBSL.285..213T. doi : 10.1016/0014-5793(91)80804-C. PMID  1855589. S2CID  40444629.
5. Махлейдт В., Борхарт У., Фриц Х., Брзин Дж., Ритонья А., Тёрк В. (ноябрь 1983 г.). «Белковые ингибиторы цистеиновых протеиназ. II. Первичная структура стефина, цитозольного белкового ингибитора цистеиновых протеиназ из полиморфноядерных гранулоцитов человека». Zeitschrift für физиологической химии Хоппе-Зейлера . 364 (11): 1481–1486. дои : 10.1515/bchm2.1983.364.2.1481. ПМИД  6689312.
6. van Wyk SG, Du Plessis M, Cullis CA, Kunert KJ, Vorster BJ (ноябрь 2014 г.). "Экспрессия и активность цистеиновой протеазы и цистатина во время развития и старения клубеньков сои". BMC Plant Biology . 14 : 294. doi : 10.1186/s12870-014-0294-3 . PMC 4243279. PMID  25404209 . 
7. Kocevar N, Obermajer N, Kreft S (сентябрь 2008 г.). «Мембранная проницаемость ацилированного цистатина зависит от длины жирной ацильной цепи». Chemical Biology & Drug Design . 72 (3): 217–224. doi :10.1111/j.1747-0285.2008.00693.x. PMID  18702630. S2CID  24573152.

Дальнейшее чтение

• Lee C, Bongcam-Rudloff E, Sollner C, Jahnen-Dechent W, Claesson-Welsh L (январь 2009 г.). «Цистатины типа 3; фетуины, кининоген и гликопротеин, богатый гистидином». Frontiers in Bioscience . 14 (8): 2911–2922. doi : 10.2741/3422 . PMID  19273244.
• "Цистатин: белок, который выходит из себя!". Довольно интересные структуры PDB; Банк данных белков в Европе . Европейский институт биоинформатики (EMBL-EBI). Архивировано из оригинала 28.09.2013.

Внешние ссылки

• Цистатины в рубриках медицинских предметов Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)

В статье использован текст из общедоступных источников Pfam и InterPro : IPR000010