Pepsin

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Pepsin A
Identifikatori
EC broj 3.4.23.1
CAS broj 9001-75-6
baze podataka
IntEnz IntEnz pregled
BRENDA BRENDA odrednica
ExPASy NiceZyme pregled
KEGG KEGG odrednica
MetaCyc metabolički put
PRIAM profil
PDB strukture RCSB PDB PDBe PDBsum
Ontologija gena AmiGO / EGO
Pepsin B
Identifikatori
EC broj 3.4.23.2
CAS broj 9025-48-3
baze podataka
IntEnz IntEnz pregled
BRENDA BRENDA odrednica
ExPASy NiceZyme pregled
KEGG KEGG odrednica
MetaCyc metabolički put
PRIAM profil
PDB strukture RCSB PDB PDBe PDBsum
Pepsin C (Gastricsin)
Identifikatori
EC broj 3.4.23.3
CAS broj 9012-71-9
baze podataka
IntEnz IntEnz pregled
BRENDA BRENDA odrednica
ExPASy NiceZyme pregled
KEGG KEGG odrednica
MetaCyc metabolički put
PRIAM profil
PDB strukture RCSB PDB PDBe PDBsum
Kompleks pepsina

Pepsin (grč. πέψις - pepsis, od πέπτειν - peptein = varenje) je enzim čiji zimogen (pepsinogen) nastaje u glavnim ćelijama želuca da u hrani razlaže proteine u peptide. Otkrio ga je i imenovao Theodor Schwann, 1836.; bio je to prvootkriveni životinjski enzim.

Pepsin je glavna peptidaza želučanoga soka, koju izlučuje želučani zid kičmenjak.[1][2][3][4][5][6]

U ćelijama želuca sintetizira se u neaktivnom obliku, koji u kiseloj želučanoj sredini autokatalitički otpušta 44 aminokiseline i pretvara se u aktivni oblik. Optimalno djeluje u kiseloj sredini pH 2. Prvi je u slijedu enzima koji učestvuju u varenju bjelančevina. Njihovo razlaganje nastavlja u crijevima, pod katalitskim djelovanjem enzima tripsina, himotripsina, elastaza i ostalih. Supstance koje smanjuju kiselost, poput natrijeva hidrogenkarbonata (NaHCO3 (soda bikarbona) povećavaju pH-vrijednost želuca pa deaktiviraju djelovanje pepsina. Nakon Izoliracije iz životinjskih želudaca, pepsin se upotrebljava u proizvodnju sira (kao sirište ili sirilo).[7] [8] [9][10][11][12]

Historija[uredi | uredi izvor]

Naziv "pepsin" je prvi skovao Theodor Schwann u ranom 19. stoljeću. Naučnici toga vremena počeli su otkrivati mnoge biohemijske tvari koje imaju značajnu ulogu u biološkim procesima, a ipepsin je bio jedan od njih. Za ovu kiselu supstancu koja je u stanju pretritvarati hranu na bazi dušika u materijal topiv u vodi je utvrđeno da je pepsin.[13]

Prekursor[uredi | uredi izvor]

Pepsin se najprije ispoljava u obliku zimogena, pepsinogena, koji u primarnoj strukturi ima dodatne 44 aminokiseline.

U želucu, glavne ćelije oslobađaju pepsinogen. Ovaj proenzim aktivira klorovodična kiselina (HCl), koju ispuštaju želučane parijetalne ćelije. Kada se hrana unese, hormon gastrin i živac vagus pokreću oslobađanje i pepsinogena i HCl. Hlorovodična kiselina stvara kiselu sredinu, što omogućava pepsinogenu da se autokatalitski razloži, čime se stvara pepsin u aktivnom obliku. Za stvaranje više pepsina, sam pepsin otklanja 44 aminokiseline pepsinogena.

Aktivnost i stabilnost[uredi | uredi izvor]

Pepsin je najaktivniji u kiselom okruženju, između 37° C i 42°. U skladu s tim, njegovo osnovno mjesto sinteze i aktivnosti je u želucu (pH 1,5 do 2), a neaktivan je na i iznad pH 6,5. Pepsin , međutim, nije potpuno denaturiran ili nepovratno inaktiviran do pH 8,0. Dakle, pepsin u otopini do pH 8,0 može se reaktivirati nakon ponovnog zakiseljavanja. Stabilnost pepsina pri visokim pH ima značajne implikacije na bolest zvanu laringofarnnksni refluks. Pepsin ostaje u grkljanu i nakon čira u događanju refluksa. Pepsin će probaviti do 20% unesenih amidnih veza, preferencijalno ih kidajući nakon N-kraj]]a.Šablon:RP Pepsin preferencijalno razlaže hidrofobne, osobito aromatske, ostatake u P1 i P1' pozicijama. Povećana osjetljivost na hidrolizu koja se javlja ako su prisutne sumporne aminokiseline u neposrednoj blizini peptidne veze, koju ima aromatska aminokiselina. Pepsin cijepa Phe1 Val, Gln4 His, Glu13 Ala, Ala 14 Leu, Leu15 Tyr, Tyr16 Leu, Gly23 Phe, Phe24,[14][15][16]:96 posebno aromatskih aminokiselina kao što su fenilalanin, triptofan i tirozin.[16][17][18][19]

Uticaj na larngofarinksni refluks[uredi | uredi izvor]

Pepsin je jedan od primarnih uzroka oštećenja sluznice tokom laningofarinksnog refluksa.[20][21] Ako je u jednjaku pH 6.8, pepsin izaziva slijedeći želučani refluks. Dok je u ovom okolišu enzimski neaktivan, pepsin ostaje stabilan i može se reaktivirati nakon naknadnog kiselinskog refluksa. Izlaganje sluznice larinksa enzimatski aktivnom pepsinu, ali ne I nepovratno inaktiviranom pepsin ili kiselini, rezultira smanjenem ekspresije zaštitnih proteina i na taj način povećava podložnost grkljana za oštećenje.

Za vrijeme slabokiselinskog ili nekiselinskog čira, refluksni pepsin može dovesti do oštećenja sluznice.[22][23][24][25] Pod nekiselim uvjetima (pH neutralno), pepsin ulazi u ćelije gornjih disajnih puteva, kao što su larinks i hipofarinks u procesu poznatom kao receptor-posredovane endocitoze.[26] Receptor kojim je pepsin je unseen je trenutno nepoznat. Nakon ćelija, pepsin se skladišti u međućelijskim vezikulama niske pH vrijednosti na kojoj se može obnoviti za svoju enzimsku aktivnost. Unutar ćelije, pepsin se zadržava do 24 sata.[27] Takvo izlaganje pepsina na neutralnom pH i endocitozia pepsina uzrokuje promjene u ekspresiji gena povezanih s upalom, koja je u osnovi znak i simptom refluksa [28] i progresije tumora.[29] Ova I ostala istraživanja[30] impliciraju uključenost pepsina u kancerogenezu koja se pripisuje refluksu.[31][32]U toku su istraživanja za razvoj novih pepsin-ciljanih terapeutskih i dijagnostičkih alata za za želučani refluks. Brza neinvazivna dijagnostika pepsina zvana “Peptest” dostupna je za određivanje prisutnosti pepsina u uzorcima pljuvačke.[33]

Skladištenje[uredi | uredi izvor]

Pepsin se treba skladištiti na vrlo niskim temperaturama, između −80° C I −20° C), da bi se prevenirala autoliza (samorazgradnja).

Inhibitori[uredi | uredi izvor]

Pepsin može biti onemogućen visokim pH (pogledajte "aktivnost" i "stabilnost", iznad) ili inhibitornim jedinjenjim. Pepstatin je niske molekulski spoj i potentan inhibitor, specifičan za kisele proteaze, s Ki od oko 10−10 oko M za pepsin. Smatra se da je statil ostatak odgovoran za pepstatinsku inhibiciju pepsina; statin je potencijalni analog faze u tranziciji za katalizu pomoću pepsina i drugih kiselih .proteaza. Pepstatin ne veže pepsin kovalentno, pa je inhibicija pepsina pepstatinom stoga reverzibilna.[34] 1-bis(diazoacetyl)-2-penylethane reversibly inactivates pepsin at pH 5, a reaction which is accelerated by the presence of Cu(II).[35]

Pepsin također prolazi kroz povratne inhibicije; proizvod probave proteina usporava reakciju, inhibiranjem pepsina.[36][37]

Šećerni alifatski spojevi također inhibiraju aktivnost pepsin.

Primjena[uredi | uredi izvor]

Komercijalni pepsin je izvađen iz žljezdanog sloja svinjskih želudaca. To je sastavni dio sirila koja se koriste za zgrušavanje mlijeka u proizvodnji sira. Pepsin se koristi za različite primjene u proizvodnji hrane: modificira i povećava kvalitet produkata želatina i proteina soje,[38][39] biljnih proteina za upotrebu u proizvodnji niskokalorijskih grickalica, polukuhanih i instant vrućih žitarica. Upotrebljava se i u pripremi životinjskih i biljnih proteinskih hidrolizata za aromatizaciju hrane i pića. Koristi se u kožarskoj industriji za uklanjanje dlaka i ostataka tkiva od krzna i za oporavak srebra iz odbačenih fotografskih filmova jer razlaže želatinski sloj koji sadrži srebro. Pepsin je kistorijski dodatak za Beemans brend guma za žvakanje po Dr. Edwardu E. Beeman. Dao je i ime Pepsi-Cola, koja se pravi s pepsinom i kola maticom.

Pepsin se najčešće koristi u pripremi F (ab ') 2 fragmenta antitijela. U nekim testovima, poželjno je da se koriste samo antigen-vezani (Fab) dio antitijela. Za ove aplikacije, antitijela mogu biti enzimski digestiran u proizvodnji Fab ili F (ab ') 2 fragmenta antitijela. Proizvedeni F (ab ') 2 fragment, IgG se vari pepsinom, koji cijepa teške lance u blizini regije rascjepa molekule. Teškim lancima u toj regiji, pridružuju se jedna ili više disulfidnih veza, tako da dvije Fab regije antitijela ostaju pridružene, dajući dvovalentnu molekulu (koja sadrži dvije lokacije vezanja antitijela), otuda i oznaka F (ab ' ) 2. Lahki lanci ostaju netaknuti i pričvršćeni teške lance. Fc fragmenti se razgrađuju u male peptide. Fab fragmenti se stvaraju cijepanjem IgG pomoću papaina, umjesto pepsina. Papain cijepa IgG iznad regije šarke i sadrži disulfidne veze koje su pridružene teškim lancima, ali ispod mjesta disulfidne veze između lahkog i teškog lanca. To stvara dva odvojena monovalentna (koji sadrži jedno vezivanje antitijela) Fab fragmenta i netaknuti Fc fragment. Fragmenti mogu biti pročišćen gel filtracijom, ionskom izmjenom ili afinitetnom hromatografijom.[40]

Fab i F (ab ') 2 fragmenti antitijela se koriste u test sistemima, gdje prisustvo Fc regije može izazvati probleme. U tkivima kao što su limfni čvorovi ili slezena ili u pripremama periferne krvi, prisutne su ćelije s Fc receptorom (makrofagi, monociti, B limfociti i prirodne ćelije ubice) koje mogu vezati Fc regije netaknutih antitijela, uzrokujući pozadinsko bojenje u područjima koja ne sadrže antigenske mete. Upotreba F (ab ') 2 ili Fab fragmenta osigurava da antitijela budu obavezujuća za antigen i ne-Fc receptore. Ovi fragmenti mogu biti poželjni i za bojenje ćelija u pripremama u prisustvu plazme, jer se ne mogu dopunski vezati, što bi moglo izazvati razgradnju ćelija. F (ab ') 2, a u većoj mjeri Fab, fragmenti omogućuju tačniju lokalizaciju ciljnih antigena u bojenju tkiva za elektronsku mikroskopiju.

Dvovalentni F (ab ') 2 fragment omogućuje da unakrsni-link antigena, što omogućava korištenje za pecipitacijska istraživanja, ćelijske agregacije preko površine antigena ili testove podešavanja.[41]

Geni[uredi | uredi izvor]

Naredna tri gena kodiraju identične enzime ljudskih pepsinogen A:

  • Pepsinogen 3, grupa I (pepsinogen A)
  • Pepsinogen 4, grupa I (pepsinogen A)
  • Pepsinogen 5, grupa I (pepsinogen A)

Četvrti ljudski gen kodira gastricsin, pepsinogen C:

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Bugg T. (1997): An introduction to enzyme and coenzyme chemistry. Blackwell Science, Oxford, ISBN 0-86542-793-3.
  2. ^ Alberts B. (2002)ː Molecular biology of the cell Garland Science, New York, ISBN 0-8153-3218-1.
  3. ^ Lindhorst T. (2007): Essentials of carbohydrate chemistry and biochemistry. Wiley-VCH, 3527315284.
  4. ^ Robyt F. (1997): Essentials of carbohydrate chemistry. Springer, ISBN 0387949518.
  5. ^ Voet D., Voet J. (1995): Biochemistry, 2nd Ed. Wiley, http://www.wiley.com/college/math/chem/cg/sales/voet.html.
  6. ^ Laidler K. J. (1978): Physical chemistry with biological applications. Benjamin/Cummings, Menlo Park, ISBN 0-8053-5680-0.
  7. ^ Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.
  8. ^ Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 978-9958-9344-8-3.
  9. ^ Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-222-6.
  10. ^ Hunter G. K. (2000): Vital Forces. The discovery of the molecular basis of life. Academic Press, London 2000, ISBN 0-12-361811-8.
  11. ^ Nelson D. L., Cox M. M. (2013): Lehninger principles of biochemistry. W. H. Freeman and Co., ISBN 978-1-4641-0962-1.
  12. ^ Hall J. E., Guyton A. C. (2006): Textbook of medical physiology, 11th edition. Elsevier Saunders, St. Louis, Mo, ISBN 0-7216-0240-1.
  13. ^ "A history of pepsin and related enzymes". The Quarterly Review of Biology 77 (2): 127–47. Jun 2002. JSTOR 3071644. PMID 12089768. doi:10.1086/340729.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  14. ^ "Effects of pH". Pristupljeno 2010-04-29. 
  15. ^ "Information on EC 3.4.23.1 - pepsin A". Brenda-enzymes. Pristupljeno 2008-12-14. 
  16. ^ a b Cox M, Nelson DR, Lehninger AL (2008). Lehninger principles of biochemistry. San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-7108-X. 
  17. ^ "Activity/stability of human pepsin: implications for reflux attributed laryngeal disease". The Laryngoscope 117 (6): 1036–9. Jun 2007. PMID 17417109. doi:10.1097/MLG.0b013e31804154c3.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  18. ^ "Pepsin and carbonic anhydrase isoenzyme III as diagnostic markers for laryngopharyngeal reflux disease". The Laryngoscope 114 (12): 2129–34. Dec 2004. PMID 15564833. doi:10.1097/01.mlg.0000149445.07146.03.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  19. ^ "Effect of pepsin on laryngeal stress protein (Sep70, Sep53, and Hsp70) response: role in laryngopharyngeal reflux disease". The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology 115 (1): 47–58. Jan 2006. PMID 16466100. doi:10.1177/000348940611500108.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  20. ^ {{cite journal | vauthors = Goldberg HI, Dodds WJ, Gee S, Montgomery C, Zboralske FF | title = Role of acid and pepsin in acute experimental esophagitis | journal = Gastroenterology | volume = 56 | issue = 2 | pages = 223–30 | date = Feb 1969 | pmid = 4884956.
  21. ^ {{cite journal | vauthors = Lillemoe KD, Johnson LF, Harmon JW | title = Role of the components of the gastroduodenal contents in experimental acid esophagitis | journal = Surgery | volume = 92 | issue = 2 | pages = 276–84 | date = Aug 1982 | pmid = 6808683.
  22. ^ {{cite journal | vauthors = Tamhankar AP, Peters JH, Portale G, Hsieh CC, Hagen JA, Bremner CG, DeMeester TR | title = Omeprazole does not reduce gastroesophageal reflux: new insights using multichannel intraluminal impedance technology | journal = Journal of Gastrointestinal Surgery | volume = 8 | issue = 7 | pages = 890–7; discussion 897–8 | date = Nov 2004 | pmid = 15531244.
  23. ^ {{cite journal | vauthors = Kawamura O, Aslam M, Rittmann T, Hofmann C, Shaker R | title = Physical and pH properties of gastroesophagopharyngeal refluxate: a 24-hour simultaneous ambulatory impedance and pH monitoring study | journal = The American Journal of Gastroenterology | volume = 99 | issue = 6 | pages = 1000–10 | date = Jun 2004 | pmid = 15180717.
  24. ^ Oelschlager BK, Quiroga E, Isch JA, et al. Gastroesophageal and pharyngeal reflux detection using impedance and 24-hour pH monitoring in asymptomatic subjects: defining the normal environment. J Gastrointest Surg 2006;10:54–62.
  25. ^ "Acid and non-acid reflux in patients with persistent symptoms despite acid suppressive therapy: a multicentre study using combined ambulatory impedance-pH monitoring". Gut 55 (10): 1398–402. Oct 2006. PMC 1856433. PMID 16556669. doi:10.1136/gut.2005.087668.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  26. ^ "Receptor-mediated uptake of pepsin by laryngeal epithelial cells". The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology 116 (12): 934–8. Dec 2007. PMID 18217514. doi:10.1177/000348940711601211.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  27. ^ "Rationale for targeting pepsin in the treatment of reflux disease". The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology 119 (8): 547–58. Aug 2010. PMID 20860281. doi:10.1177/000348941011900808.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  28. ^ "Pepsin as a causal agent of inflammation during nonacidic reflux". Otolaryngology--Head and Neck Surgery 141 (5): 559–63. Nov 2009. PMID 19861190. doi:10.1016/j.otohns.2009.08.022.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  29. ^ "Inflammation and cancer: back to Virchow?". Lancet 357 (9255): 539–45. Feb 2001. PMID 11229684. doi:10.1016/S0140-6736(00)04046-0.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  30. ^ "Acid/pepsin promotion of carcinogenesis in the hamster cheek pouch". Archives of Otolaryngology--Head & Neck Surgery 126 (3): 405–9. Mar 2000. PMID 10722017. doi:10.1001/archotol.126.3.405.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  31. ^ "Sensitive pepsin immunoassay for detection of laryngopharyngeal reflux". The Laryngoscope 115 (8): 1473–8. Aug 2005. PMID 16094128. doi:10.1097/01.mlg.0000172043.51871.d9.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  32. ^ "Pepsin as a marker of extraesophageal reflux". The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology 119 (3): 203–8. Mar 2010. PMID 20392035.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  33. ^ "Reflux revisited: advancing the role of pepsin". International Journal of Otolaryngology 2012: 1. 2012. PMC 3216344. PMID 22242022. doi:10.1155/2012/646901.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć)
  34. ^ "Pepstatin inhibition mechanism". Advances in Experimental Medicine and Biology 95: 199–210. 1977. PMID 339690. doi:10.1007/978-1-4757-0719-9_12.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć)
  35. ^ "Bifunctional inhibitors of pepsin". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 68 (11): 2765–8. Nov 1971. Bibcode:1971PNAS...68.2765H. PMC 389520. PMID 4941985. doi:10.1073/pnas.68.11.2765.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  36. ^ "The story of the isolation of crystalline pepsin and trypsin". The Scientific Monthly 35 (4): 333–340. 1932. Bibcode:1932SciMo..35..333N.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć)
  37. ^ "The inhibition of pepsin-catalysed reactions by products and product analogues. Kinetic evidence for ordered release of products". The Biochemical Journal 113 (2): 363–8. Jun 1969. PMC 1184643. PMID 4897199.  Nepoznat parametar |vauthors= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  38. ^ Kun LY (2006). Microbial Biotechnology: Principles And Applications. World Scientific Publishing Company. ISBN 981-256-677-5. 
  39. ^ US patent 2259543, Billings HJ, "Fortified Cereal", objavljen 1938, dodijeljen Cream of Wheat Corporation 
  40. ^ Lane DS, Harlow E (1988). Antibodies: a laboratory manual. Cold Spring Harbor, N.Y: Cold Spring Harbor Laboratory. str. A2926. ISBN 0-87969-314-2. 
  41. ^ "Enzyme Explorer- Pepsin". Sigma-Aldrich. 

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]