Nøkkelforskjellen mellom aspartylcystein og serinproteaser er deres funksjonelle grupper som fungerer som katalytiske rester. Den funksjonelle gruppen som fungerer som de katalytiske restene av aspartylprotease er en karboksylsyregruppe, mens i cysteinprotease virker en tiol- eller sulfhydrylgruppe som den funksjonelle gruppen ved den katalytiske resten, og i serinprotease virker en hydroksylgruppe eller en alkohol som den funksjonelle gruppen ved den katalytiske resten.
Proteaser er enzymer som katalyserer proteolyse, som er nedbrytning av proteiner til mindre polypeptider eller aminosyrer. Denne prosessen foregår ved å sp alte peptidbindinger i proteiner ved en hydrolyseprosess. Proteaser er involvert i mange biologiske funksjoner, som fordøyelse av inntatte proteiner, katabolisme av proteiner og cellesignalering. Proteaser finnes i alle former for liv. Aspartyl, cystein og serin er tre viktige proteaser som spiller en nøkkelrolle i levende organismer.
Hva er Aspartyl-proteaser?
Aspartylproteaser er en type proteinbrytende enzymer. De har to svært konserverte aspartater på det aktive stedet, og de er optim alt aktive ved sur pH. Disse proteasene sp alter dipeptidbindinger som har hydrofobe rester så vel som en beta-metylengruppe. Den katalytiske mekanismen til aspartylprotease er en syre-base-mekanisme. Dette innebærer koordinering av et vannmolekyl med to aspartatrester. Ett aspartat aktiverer vannmolekylet ved å fjerne et proton. Dette gjør vannet i stand til å utføre et nukleofilt angrep på karbonylkarbonet i substratet. Som et resultat genererer det et tetraedrisk oksyanion-mellomprodukt som er stabilisert av hydrogenbindinger med den andre aspartatresten. Omorganiseringen av dette mellomproduktet er ansvarlig for splittelsen av peptidet i to peptidprodukter.
Figur 01: Aspartyl Protease
Det er fem superfamilier av asparaginproteaser: Klan AA som er en familie, Clan AC, som er en signalpeptidase II-familie, Clan AD, som er en presenilinfamilie, Clan AE, som er en GPR-endopeptidasefamilie, og Clan AF, som er en omptin-familie.
Hva er cysteinproteaser?
Cysteinproteaser er en gruppe hydrolaseenzymer som bryter ned proteiner. De viser en katalytisk mekanisme som involverer en nukleofil cysteintiol i en katalytisk triade eller dyade. Det første trinnet i den katalytiske mekanismen til cysteinproteaser er deprotonering. Tiolgruppen blir deprotonert innenfor det aktive stedet til enzymet av en tilstøtende aminosyre som histidin, som har en basisk sidekjede. Det neste trinnet er det nukleofile angrepet av det deprotonerte anioniske svovelet av cystein på substratet. Her frigjøres fragmentet av substratet med et amin, og histidinresten i proteasen gjenoppretter sin deprotonerte form. Dette resulterer i dannelsen av tioester-mellomproduktet av substratet, og knytter den nye karboksyterminalen til cysteintiolen. Tioesterbindingen hydrolyseres for å generere karboksylsyredel på det gjenværende substratfragmentet.
Figur 02: Cysteine Protease
Cysteinproteaser spiller flere roller i fysiologi og utvikling. I planter spiller de en viktig rolle i vekst, utvikling, akkumulering og mobilisering av lagringsproteiner. Hos mennesker er de viktige i alderdom og apoptose, immunresponser, prohormonbehandling og ekstracellulær matrise-remodellering til kjegleutvikling.
Hva er Serine-proteaser?
Serinproteaser er også en gruppe proteolytiske enzymer som sp alter peptidbindinger i proteiner. Serin fungerer som den nukleofile aminosyren på det aktive stedet for enzymet. Disse er til stede i både eukaryoter og prokaryoter. Serinproteaser er vanligvis delt inn i forskjellige kategorier av en særegen struktur som består av to beta-fat-domener som konvergerer på det aktive katalytiske stedet og også basert på deres substratspesifisitet. De er trypsinlignende, chymotrypsinlignende, trombinlignende, elastaselignende og subtilisinlignende.
Figur 03: Serine Protease
Trypsinlignende proteaser sp alter peptidbindinger etter en positivt ladet aminosyre som lysin eller arginin. De er spesifikke for negativt ladede rester som asparaginsyre eller glutaminsyre. Chymotrypsin-lignende proteaser er mer hydrofobe. Deres spesifisitet ligger i store hydrofobe rester som tyrosin, tryptofan og fenylalanin. Trombinlignende proteaser inkluderer trombin, som er et vevsaktiverende plasminogen, og plasmin. Disse hjelper til med koagulering av blod og fordøyelse og også i patofysiologi ved nevrodegenerative lidelser. Elastase-lignende proteaser foretrekker rester som alanin, glycin og valin. Subtilisinlignende proteaser inkluderer serin i prokaryoter. Den deler en katalytisk mekanisme som bruker en katalytisk triade for å lage et nukleofilt serin. Reguleringen av serinproteaseaktiviteten krever en initial proteaseaktivering og sekresjon av inhibitorer.
Hva er likhetene mellom aspartylcystein og serinproteaser?
- Aspartyl-, cystein- og serinproteaser katalyserer nedbrytningen av proteiner ved sp altning av peptidbindinger.
- Mekanismene er like der rester av det aktive stedet angriper peptidbindingene og får det til å bryte.
- Alle inneholder nukleofiler.
- De er alle proteiner.
Hva er forskjellen mellom aspartylcystein og serinproteaser?
Nøkkelforskjellen mellom aspartylcystein og serinproteaser avhenger av deres funksjonelle gruppe, som fungerer som de katalytiske restene. I aspartylprotease fungerer en karboksylsyregruppe som den funksjonelle gruppen, mens i cysteinprotease fungerer en tiol- eller sulfhydrylgruppe som den funksjonelle gruppen, og i serinprotease fungerer en hydroksylgruppe eller en alkohol som den funksjonelle gruppen.
Aspartylproteaser har et aktivt aspartatsted, mens cysteinproteaser har et cysteinaktivt sted. Det aktive sete-resten til serinprotease er en hydroksylgruppe. Dermed er dette også en annen forskjell mellom aspartylcystein og serinproteaser. I motsetning til serin- og cysteinproteaser, danner ikke aspartylproteaser et kovalent mellomprodukt under sp altningsprosessen. Derfor skjer proteolyse i ett enkelt trinn for aspartylproteaser.
Infografien nedenfor presenterer forskjellene mellom aspartylcystein og serinproteaser i tabellform for side ved side-sammenligning.
Sammendrag – Aspartyl Cysteine vs Serine Proteases
Proteaser er enzymer som katalyserer nedbrytningen av proteiner til mindre polypeptider eller aminosyrer. Hovedforskjellen mellom aspartylcystein og serinproteaser er den funksjonelle gruppen som fungerer som deres katalytiske rest. En karboksylsyregruppe fungerer som den funksjonelle gruppen i aspartylprotease, mens en tiol- eller sulfhydrylgruppe fungerer som den funksjonelle gruppen i cysteinprotease. En hydroksylgruppe eller en alkohol fungerer som den funksjonelle gruppen i serinprotease.
