Protease aspártica

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Protease aspártica eucariótica
Estrutura da protease aspártica dimérica do vírus HIV a branco e cinzento, com um substrato peptídico a preto e as cadeias laterais do aspartato presente no centro activo a vermelho.(PDB 1KJF)
Indicadores
Símbolo Asp
Pfam PF00026
InterPro IPR001461
PROSITE PDOC00128
SCOP 1mpp
Família OPM 108
Proteína OPM 1lyb

Proteases aspárticas são um tipo de enzimas proteolíticas que utilizam uma molécula de água ligada a um ou mais resíduos aspárticos para a catálise de substratos peptídicos. Estas enzimas possuem geralmente dois resíduos aspárticos altamente conservados no centro activo e possuem actividade máxima a pHs ácidos. Quase todas as proteases aspárticas actualmente conhecidas são inibidas pela pepstatina.


Várias endopeptidases aspárticas EC 3.4.23. com origem em vertebrados, fungos e vírus foram caracterizadas.[1] Mais recentemente, endopeptidases aspárticas associadas com o processamento da prepilina tipo bacteriano 4 [2] e preflagelina de Archaea têm sido descritas.[3][4]

Proteases aspárticas de origem eucariótica incluem pepsinas, catepsinas, e reninas. Estas têm uma estrutura com dois domínios, decorrente de duplicação ancestral. Proteases retrovirais e de retrotransposões (proteases aspárticas retrovirais) são muito mais pequenas e parecem possuir homologia com um único domínio das proteases aspárticas eucarióticas. Cada domínio contribui com um resíduo catalítico Asp, estando a fenda catalítica localizada entre os dois lobos da molécula.Um dos lobos terá provavelmente evoluído a partir do outro, através dum fenómeno de duplicação genética num passado distante. Apesar das estruturas tridimensionais das enzimas actualmente conhecidas serem muito semelhantes, as suas sequências aparentam um maior grau de divergência. O centro catalítico é a excepção, sendo muito conservado. A presença e a posição de pontes dissulfito são outra característica conservada das peptidases aspárticas.

Mecanismo Catalítico[editar | editar código-fonte]

Mecanismo proposto para a clivagem do peptídeo por proteases aspárticas.[5]

As proteases aspárticas são uma família de proteases com actividade altamente específica, clivando tendencialmente ligações entre dipéptidos que possuam resíduos hidrofóbicos, assim como um grupo beta-metileno. Ao contrário de proteases serínicas ou cisteínicas, estas proteases não formam um covalente intermediário durante a clivagem. A proteólise ocorre, portanto, num único passo.

Enquanto um número de diferentes mecanismos para a actividade das proteases aspárticas têm sido propostos, o mais amplamente aceite é um mecanismo ácido-base geral, que envolve a coordenação de uma molécula de água entre os dois resíduos aspárticos altamente conservados.[6][7] Um aspartato activa a água pela abstração de um protão, permitindo que a água realize um ataque nucleofílico ao carbono do carbonilo da ligação peptídica, gerando um intermediário oxianiónico tetraédrico. O rearranjo deste intermediário leva à protonação daamida cindível, resultando na divisão do substrato peptídico original em dois produtos peptídicos.

Inibição[editar | editar código-fonte]

A pepstatina é um inibidor de proteases aspárticas.

Classificação[editar | editar código-fonte]

Cinco superfamílias (clãs) de proteases aspárticas são conhecidas, cada uma representando uma evolução independente do mesmo centro ativo e mecanismos. Cada superfamília contém várias famílias com sequências semelhantes. A classificação sistemática MEROPS nomeia estes clãs por ordem alfabética:

Propéptido[editar | editar código-fonte]

Propéptido A1
Estruturas molecular e cristalográfica da progastricsina humana, à resolução de 1.62 angstroms.
Indicadores
Símbolo A1_Propeptide
Pfam PF07966
InterPro IPR012848

Muitas endopeptidases aspárticas de origem eucariótica (MEROPS família A1) são sintetizadas com péptidos sinal e propéptidos. Os propéptidos da endopeptidase-tipo pepsina animal contêm um motivo conservado com cerca de 30 resíduos. No pepsinogénio A, os primeiros 11 resíduos da sequência matura da pepsina são deslocados pelos resíduos do propéptido. O propéptido contem duas hélices que bloqueiam o acesso à fenda catalítica. Em particular o resíduo Asp11 do propéptido da pepsina, liga-se à Arg conservada através de pontes de hidrogénio. Esta ponte de hidrogénio estabiliza a conformação do propéptido e é provavelmente responsável por desencadear a conversão do pepsinogénio em pepsina, quando em condições de pH ácido.[8][9]

Exemplos[editar | editar código-fonte]

Humano[editar | editar código-fonte]

Proteínas humanas contendo este domínio[editar | editar código-fonte]

BACE1; BACE2; CTSD; CTSE; NAPSA; PGA5; PGC; REN;

Outros organismos[editar | editar código-fonte]

  • Cardosina - Presente na inflorescência do cardo, e muito utilizada para o fabrico artesanal de queijos de pasta mole.
  • Protease do HIV-1 - Um dos principais alvos para o tratamento do HIV
  • Nepenthesina - Isolada das secreções de plantas carnívoras do género Nepenthes e potencialmente envolvidas na digestão de presas (insectos).

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. Szecsi PB (1992). "The aspartic proteases". Scand. J. Clin. Lab. In vest. Suppl. 210: 5–22. doi:10.3109/00365519209104650. PMID 1455179
  2. Taylor RK, LaPointe CF (2000). "The type 4 prepilin peptidases comprise a novel family of aspartic acid proteases." J. Biol. Chem. 275 (2):1502-10. doi:10.1074/jbc.275.2.1502. PMID: 1455179.
  3. Jarrell KF, Ng SY, Chaban B (2006). "Archaeal flagella bacterial flagella and type IV pili: a comparison of genes and posttranslational modifications". J. Mol. Microbiol. Bio technol. 11 (3): 167-91.
  4. Jarrell KF, Bardy SL (2003). "Clevage of preflagellins by an aspartic acid signal peptidase is essential for flagellation in the archaeon Methanococcus voltae". Mol. Microbiol. 50 (4): 1339-1347. doi: 10.1046/j.1365-2958.2003.03758.x. PMID: 14622420.
  5. Suguna K, Padlan EA, Smith CW, Carlson WD, Davies DR (1987). "Binding of a reduced peptide inhibitor to the aspartic proteinase from Rhizopus chinensis: implications for a mechanism of action". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84 (20): 7009-13. doi:10.1073/pnas.84.20.7009. PMC: 299218 PMID: 3313384.
  6. Suguna K, Padlan EA, Smith CW, Carlson WD, Davies DR (1987).
  7. Brik A, Wong CH (2003). "HIV-1 protease: mechanism and drug discovery". Org. Biomol. Chem. 1 (1): 5-14. doi: 10.1039/b208248a. PMID: 12929379.
  8. Hartsuck JA, Koelsch G, Remington SJ (May 1992). "The high-resolution crystal structure of porcine pepsinogen". Proteins. 13 (1): 1-25. doi: 10.1002/prot.340130102. PMID: 1594574.
  9. Sielecki AR, Fujinaga M, Read RJ, James MN (June 1991). "Refined structure of porcine pepsinogen at 1.8 A resolution". J. Mol. Biol. 219 (4): 671-92. doi: 10.1016/0022-2836(91)90664-R. PMID: 2056534.

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