Idi na sadržaj

Pepsin

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Pepsin A
Pepsin in complex with}
Identifikatori
EC broj3.4.23.1
CAS broj9001-75-6
Baze podataka
IntEnzIntEnz pregled
BRENDABRENDA unos
ExPASyNiceZyme pregled
KEGGKEGG unos
MetaCycmetabolički put
PRIAMprofil
PDB struktureRCSB PDB PDBj PDBe PDBsum
Ontologija genaAmiGO / QuickGO
Pretraga
PMCčlanci
PubMedčlanci
NCBIproteini
Pepsin B
Identifikatori
EC broj3.4.23.2
CAS broj9025-48-3
Baze podataka
IntEnzIntEnz pregled
BRENDABRENDA unos
ExPASyNiceZyme pregled
KEGGKEGG unos
MetaCycmetabolički put
PRIAMprofil
PDB struktureRCSB PDB PDBj PDBe PDBsum
Pretraga
PMCčlanci
PubMedčlanci
NCBIproteini
Pepsin C (Gastricsin)
Identifikatori
EC broj3.4.23.3
CAS broj9012-71-9
Baze podataka
IntEnzIntEnz pregled
BRENDABRENDA unos
ExPASyNiceZyme pregled
KEGGKEGG unos
MetaCycmetabolički put
PRIAMprofil
PDB struktureRCSB PDB PDBj PDBe PDBsum
Pretraga
PMCčlanci
PubMedčlanci
NCBIproteini
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. ^ Fruton JS (Jun 2002). "A history of pepsin and related enzymes". The Quarterly Review of Biology. 77 (2): 127–47. doi:10.1086/340729. JSTOR 3071644. PMID 12089768.
  14. ^ "Effects of pH". Pristupljeno 29. 4. 2010.
  15. ^ "Information on EC 3.4.23.1 - pepsin A". Brenda-enzymes. Pristupljeno 14. 12. 2008.
  16. ^ a b Cox, Michael; Nelson, David R.; Lehninger, Albert L (2008). Lehninger principles of biochemistry. San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-7108-X. Nepoznati parametar |name-list-format= zanemaren (prijedlog zamjene: |name-list-style=) (pomoć); CS1 održavanje: nepreporučeni parametar (link)
  17. ^ Johnston N, Dettmar PW, Bishwokarma B, Lively MO, Koufman JA (Jun 2007). "Activity/stability of human pepsin: implications for reflux attributed laryngeal disease". The Laryngoscope. 117 (6): 1036–9. doi:10.1097/MLG.0b013e31804154c3. PMID 17417109.
  18. ^ Johnston N, Knight J, Dettmar PW, Lively MO, Koufman J (Dec 2004). "Pepsin and carbonic anhydrase isoenzyme III as diagnostic markers for laryngopharyngeal reflux disease". The Laryngoscope. 114 (12): 2129–34. doi:10.1097/01.mlg.0000149445.07146.03. PMID 15564833.
  19. ^ Johnston N, Dettmar PW, Lively MO, Postma GN, Belafsky PC, Birchall M, Koufman JA (Jan 2006). "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. doi:10.1177/000348940611500108. PMID 16466100.
  20. ^ Goldberg HI, Dodds WJ, Gee S, Montgomery C, Zboralske FF (Feb 1969). "Role of acid and pepsin in acute experimental esophagitis". Gastroenterology. 56 (2): 223–30. PMID 4884956. Provjerite vrijednost parametra |pmid= (pomoć).
  21. ^ Lillemoe KD, Johnson LF, Harmon JW (Aug 1982). "Role of the components of the gastroduodenal contents in experimental acid esophagitis". Surgery. 92 (2): 276–84. PMID 6808683. Provjerite vrijednost parametra |pmid= (pomoć).
  22. ^ Tamhankar AP, Peters JH, Portale G, Hsieh CC, Hagen JA, Bremner CG, DeMeester TR (Nov 2004). "Omeprazole does not reduce gastroesophageal reflux: new insights using multichannel intraluminal impedance technology". Journal of Gastrointestinal Surgery. 8 (7): 890–7, discussion 897–8. PMID 15531244. Provjerite vrijednost parametra |pmid= (pomoć).
  23. ^ Kawamura O, Aslam M, Rittmann T, Hofmann C, Shaker R (Jun 2004). "Physical and pH properties of gastroesophagopharyngeal refluxate: a 24-hour simultaneous ambulatory impedance and pH monitoring study". The American Journal of Gastroenterology. 99 (6): 1000–10. PMID 15180717. Provjerite vrijednost parametra |pmid= (pomoć).
  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. ^ Mainie I, Tutuian R, Shay S, Vela M, Zhang X, Sifrim D, Castell DO (Oct 2006). "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. doi:10.1136/gut.2005.087668. PMC 1856433. PMID 16556669.
  26. ^ Johnston N, Wells CW, Blumin JH, Toohill RJ, Merati AL (Dec 2007). "Receptor-mediated uptake of pepsin by laryngeal epithelial cells". The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 116 (12): 934–8. doi:10.1177/000348940711601211. PMID 18217514.
  27. ^ Johnston N, Wells CW, Samuels TL, Blumin JH (Aug 2010). "Rationale for targeting pepsin in the treatment of reflux disease". The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 119 (8): 547–58. doi:10.1177/000348941011900808. PMID 20860281.
  28. ^ Samuels TL, Johnston N (Nov 2009). "Pepsin as a causal agent of inflammation during nonacidic reflux". Otolaryngology--Head and Neck Surgery. 141 (5): 559–63. doi:10.1016/j.otohns.2009.08.022. PMID 19861190.
  29. ^ Balkwill F, Mantovani A (Feb 2001). "Inflammation and cancer: back to Virchow?". Lancet. 357 (9255): 539–45. doi:10.1016/S0140-6736(00)04046-0. PMID 11229684.
  30. ^ Adams J, Heintz P, Gross N, Andersen P, Everts E, Wax M, Cohen J (Mar 2000). "Acid/pepsin promotion of carcinogenesis in the hamster cheek pouch". Archives of Otolaryngology--Head & Neck Surgery. 126 (3): 405–9. doi:10.1001/archotol.126.3.405. PMID 10722017.
  31. ^ Knight J, Lively MO, Johnston N, Dettmar PW, Koufman JA (Aug 2005). "Sensitive pepsin immunoassay for detection of laryngopharyngeal reflux". The Laryngoscope. 115 (8): 1473–8. doi:10.1097/01.mlg.0000172043.51871.d9. PMID 16094128.
  32. ^ Samuels TL, Johnston N (Mar 2010). "Pepsin as a marker of extraesophageal reflux". The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 119 (3): 203–8. PMID 20392035.
  33. ^ Bardhan KD, Strugala V, Dettmar PW (2012). "Reflux revisited: advancing the role of pepsin". International Journal of Otolaryngology. 2012: 1. doi:10.1155/2012/646901. PMC 3216344. PMID 22242022.
  34. ^ Marciniszyn J, Hartsuck JA, Tang J (1977). "Pepstatin inhibition mechanism". Advances in Experimental Medicine and Biology. 95: 199–210. doi:10.1007/978-1-4757-0719-9_12. PMID 339690.
  35. ^ Husain SS, Ferguson JB, Fruton JS (Nov 1971). "Bifunctional inhibitors of pepsin". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 68 (11): 2765–8. Bibcode:1971PNAS...68.2765H. doi:10.1073/pnas.68.11.2765. PMC 389520. PMID 4941985.
  36. ^ Northrop HJ (1932). "The story of the isolation of crystalline pepsin and trypsin". The Scientific Monthly. 35 (4): 333–340. Bibcode:1932SciMo..35..333N.
  37. ^ Greenwell P, Knowles JR, Sharp H (Jun 1969). "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. PMC 1184643. PMID 4897199.
  38. ^ Kun, Lee Yuan (2006). Microbial Biotechnology: Principles And Applications. World Scientific Publishing Company. ISBN 981-256-677-5. Nepoznati parametar |name-list-format= zanemaren (prijedlog zamjene: |name-list-style=) (pomoć)
  39. ^ US patent 2259543, Billings HJ, "Fortified Cereal", objavljen 1938, dodijeljen Cream of Wheat Corporation 
  40. ^ Lane, David Stuart; Harlow, Edward (1988). Antibodies: a laboratory manual. Cold Spring Harbor, N.Y: Cold Spring Harbor Laboratory. str. A2926. ISBN 0-87969-314-2. Nepoznati parametar |name-list-format= zanemaren (prijedlog zamjene: |name-list-style=) (pomoć); CS1 održavanje: nepreporučeni parametar (link)
  41. ^ "Enzyme Explorer- Pepsin". Sigma-Aldrich. CS1 održavanje: nepreporučeni parametar (link)

Vanjski linkovi

[uredi | uredi izvor]
Preuzeto iz "https://bs.wikipedia.org/w/index.php?title=Pepsin&oldid=3578466"