Nøgleforskellen mellem aspartylcystein og serinproteaser er deres funktionelle grupper, der fungerer som katalytiske rester. Den funktionelle gruppe, der fungerer som de katalytiske rester af aspartylprotease, er en carboxylsyregruppe, mens en thiol- eller sulfhydrylgruppe i cysteinprotease fungerer som den funktionelle gruppe ved den katalytiske rest, og i serinprotease virker en hydroxylgruppe eller en alkohol som den funktionelle gruppe ved den katalytiske rest.
Proteaser er enzymer, der katalyserer proteolyse, som er nedbrydningen af proteiner til mindre polypeptider eller aminosyrer. Denne proces finder sted ved at sp alte peptidbindinger i proteiner ved en hydrolyseproces. Proteaser er involveret i mange biologiske funktioner, såsom fordøjelse af indtagne proteiner, katabolisme af proteiner og cellesignalering. Proteaser er til stede i alle former for liv. Aspartyl, cystein og serin er tre vigtige proteaser, der spiller en nøglerolle i levende organismer.
Hvad er Aspartyl-proteaser?
Aspartylproteaser er en type proteinbrydende enzymer. De har to stærkt konserverede aspartater på det aktive sted, og de er optim alt aktive ved sur pH. Disse proteaser sp alter dipeptidbindinger, der har hydrofobe rester såvel som en beta-methylengruppe. Den katalytiske mekanisme af aspartylprotease er en syre-base-mekanisme. Dette involverer koordineringen af et vandmolekyle med to aspartatrester. Et aspartat aktiverer vandmolekylet ved at fjerne en proton. Dette gør det muligt for vandet at udføre et nukleofilt angreb på substratets carbonylcarbon. Som et resultat genererer det et tetraedrisk oxyanion-mellemprodukt, der er stabiliseret af hydrogenbindinger med den anden aspartatrest. Omlejringen af dette mellemprodukt er ansvarlig for opsplitning af peptidet i to peptidprodukter.
Figur 01: Aspartyl Protease
Der er fem superfamilier af asparaginproteaser: Klan AA, som er en familie, Clan AC, som er en signalpeptidase II-familie, Klan AD, som er en presenilinfamilie, Clan AE, som er en GPR-endopeptidasefamilie, og Clan AF, som er en omptin-familie.
Hvad er cysteinproteaser?
Cysteinproteaser er en gruppe hydrolaseenzymer, der nedbryder proteiner. De viser en katalytisk mekanisme, der involverer en nukleofil cysteinthiol i en katalytisk triade eller dyade. Det indledende trin i den katalytiske mekanisme af cysteinproteaser er deprotonering. Thiolgruppen bliver deprotoneret inden for enzymets aktive sted af en tilstødende aminosyre, såsom histidin, som har en basisk sidekæde. Det næste trin er det nukleofile angreb af det deprotonerede anioniske svovl af cystein på substratet. Her frigives fragmentet af substratet med en amin, og histidinresten i proteasen genopretter sin deprotonerede form. Dette resulterer i dannelsen af thioestermellemproduktet af substratet, der forbinder den nye carboxyterminal til cysteinthiolen. Thioesterbindingen hydrolyseres for at generere carboxylsyredel på det resterende substratfragment.
Figur 02: Cysteinprotease
Cysteinproteaser spiller flere roller i fysiologi og udvikling. I planter spiller de en vigtig rolle i vækst, udvikling, akkumulering og mobilisering af lagerproteiner. Hos mennesker er de vigtige i alderdom og apoptose, immunresponser, prohormonbehandling og ekstracellulær matrix-omdannelse til kegleudvikling.
Hvad er Serine-proteaser?
Serinproteaser er også en gruppe af proteolytiske enzymer, der sp alter peptidbindinger i proteiner. Serin tjener som den nukleofile aminosyre på det aktive sted af enzymet. Disse er til stede i både eukaryoter og prokaryoter. Serinproteaser er sædvanligvis opdelt i forskellige kategorier af en karakteristisk struktur, der består af to beta-tønde-domæner, der konvergerer på det aktive katalytiske sted og også baseret på deres substratspecificitet. De er trypsin-lignende, chymotrypsin-lignende, thrombin-lignende, elastase-lignende og subtilisin-lignende.
Figur 03: Serine Protease
Trypsinlignende proteaser sp alter peptidbindinger efter en positivt ladet aminosyre såsom lysin eller arginin. De er specifikke for negativt ladede rester såsom asparaginsyre eller glutaminsyre. Chymotrypsin-lignende proteaser er mere hydrofobe. Deres specificitet ligger i store hydrofobe rester såsom tyrosin, tryptophan og phenylalanin. Thrombin-lignende proteaser omfatter thrombin, som er et vævsaktiverende plasminogen, og plasmin. Disse hjælper med koagulering af blod og fordøjelse og også i patofysiologi ved neurodegenerative lidelser. Elastase-lignende proteaser foretrækker rester såsom alanin, glycin og valin. Subtilisin-lignende proteaser inkluderer serin i prokaryoter. Det deler en katalytisk mekanisme, der bruger en katalytisk triade for at skabe en nukleofil serin. Reguleringen af serinproteaseaktiviteten kræver en indledende proteaseaktivering og sekretion af inhibitorer.
Hvad er lighederne mellem aspartylcystein og serinproteaser?
- Aspartyl-, cystein- og serinproteaser katalyserer nedbrydningen af proteiner ved sp altning af peptidbindinger.
- Mekanismer ligner hinanden, hvor resterne af det aktive sted angriber peptidbindingerne og får det til at bryde.
- Alle indeholder nukleofiler.
- De er alle proteiner.
Hvad er forskellen mellem aspartylcystein og serinproteaser?
Nøgleforskellen mellem aspartyl-cystein- og serinproteaser afhænger af deres funktionelle gruppe, der fungerer som de katalytiske rester. I aspartylprotease fungerer en carboxylsyregruppe som den funktionelle gruppe, mens en thiol- eller sulfhydrylgruppe i cysteinprotease fungerer som den funktionelle gruppe, og i serinprotease fungerer en hydroxylgruppe eller en alkohol som den funktionelle gruppe.
Aspartylproteaser har et aktivt aspartatsted, mens cysteinproteaser har et cysteinaktivt sted. Den aktive rest af serinprotease er en hydroxylgruppe. Dette er således også en anden forskel mellem aspartylcystein og serinproteaser. I modsætning til serin- og cysteinproteaser danner aspartylproteaser ikke et kovalent mellemprodukt under sp altningsprocessen. Derfor sker proteolyse i et enkelt trin for aspartylproteaser.
Nedenstående infografik præsenterer forskellene mellem aspartylcystein og serinproteaser i tabelform til sammenligning side om side.
Opsummering – Aspartyl Cysteine vs Serine Proteases
Proteaser er enzymer, der katalyserer nedbrydningen af proteiner til mindre polypeptider eller aminosyrer. Den vigtigste forskel mellem aspartylcystein og serinproteaser er den funktionelle gruppe, der fungerer som deres katalytiske rest. En carboxylsyregruppe fungerer som den funktionelle gruppe i aspartylprotease, mens en thiol- eller sulfhydrylgruppe fungerer som den funktionelle gruppe i cysteinprotease. En hydroxylgruppe eller en alkohol fungerer som den funktionelle gruppe i serinprotease.
