Панкреатическая эластаза - Pancreatic elastase
| Панкреатическая эластаза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 3.4.21.36 | ||||||||
| Количество CAS | 848900-32-3 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| БРЕНДА | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| Панкреатическая эластаза II | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 3.4.21.71 | ||||||||
| Количество CAS | 75603-19-9 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| БРЕНДА | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| Панкреатическая эндопептидаза E | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 3.4.21.70 | ||||||||
| Количество CAS | 68073-27-8 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| БРЕНДА | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| |||||||||
Панкреатическая эластаза это форма эластаза который производится в ацинар ячейки поджелудочная железа, изначально производился как неактивный зимоген и позже активируется в двенадцатиперстной кишке трипсин. Эластазы составляют подсемейство сериновые протеазы, отличающийся своеобразной структурой, состоящей из двух бета-баррель домены, сходящиеся в активном центре, которые гидролизуют амиды и сложные эфиры среди многих белков в дополнение к эластин, тип соединительной ткани, которая скрепляет органы. Панкреатическая эластаза 1 представляет собой сериновую эндопептидазу, особый тип протеазы, имеющий аминокислоту серин на его активном сайте. Хотя рекомендуемое название - эластаза поджелудочной железы, ее также можно называть эластазой-1, панкреатопептидазой, ПЭ или сериновой эластазой.
Первый изофермент первоначально считалось, что панкреатическая эластаза 1 экспрессируется в поджелудочной железе. Однако позже было обнаружено, что это был единственный химотрипсин -подобная эластаза, которая не экспрессируется в поджелудочной железе. Фактически, эластаза поджелудочной железы экспрессируется в базальных слоях эпидермис (на уровне белка). Поэтому панкреатическая эластаза 1 была переименована. эластаза 1 (ELA1) или семейство химотрипсиноподобных эластаз, член 1 (CELA1 ).[1] В течение некоторого времени считалось, что ELA1 / CELA1 не записано в белок.[2] Однако позже было обнаружено, что это выражалось в коже. кератиноциты.[3]
Клиническая литература, в которой описывается активность эластазы 1 человека в поджелудочной железе или фекальном материале, на самом деле относится к семейству химотрипсиноподобных эластаз, члену 3B (CELA3B ).[1]
Структура
Панкреатическая эластаза - это компактный глобулярный белок с гидрофобный основной. Этот фермент состоит из трех субъединиц. Каждая субъединица связывает один ион кальция (кофактор ). Есть три важных сайта связывания металлов в аминокислоты 77, 82, 87.[4] В каталитическая триада , расположенный в активном центре, образован тремя аминокислотными остатками с водородными связями (H71, D119, S214) и играет важную роль в расщепляющей способности всех протеаз. Он состоит из одного пептид цепь из 240 аминокислот и содержит 4 дисульфидных мостика. Он имеет высокую степень идентичности последовательности с панкреатическими эластазами, которые соответствуют другим видам, таким как крысы, с которыми он разделяет 86% своей последовательности.[5] Его ферментативная активность является результатом специфической трехмерной конформации, которую принимает его единственная полипептидная цепь, и, следовательно, активность теряется из-за денатурация и / или конформационные изменения.
Ингибиторы
Было показано, что элафин, ингибитор эластазы кожного происхождения, является мощным и специфическим ингибитором как свиного гомолога ELA1, так и эластазы лейкоцитов человека in vitro. Элафин экспрессируется эпидермальными кератиноцитами в условиях гиперпролиферации, таких как псориаз и заживление ран. Сообщалось также, что он присутствует во многих других эпителиях взрослых, которые подвергаются воздействию внешних раздражителей: язык, пластина, язычные миндалины, десна, глотка, надгортанник, голосовая складка, пищевод, шейка матки, влагалище и волосяные фолликулы. Во всех этих тканях присутствие воспалительных клеток является физиологическим, и считается, что экспрессия элафина защищает от протеаз лейкоцитов, тем самым помогая поддерживать целостность эпителия.
Элафин, напротив, никогда не обнаруживался в базальном слое эпителиальной ткани любого типа. Действительно, элафин практически отсутствует в нормальном эпидермисе человека. Другой известный ингибитор эластазы, SLP1, однако, как сообщается, экспрессируется в базальных кератиноцитах, что позволяет предположить, что он может быть основным ингибитором эластазы в нормальном эпидермисе.
Альфа-1-антитрипсин и альфа-2-макроглобулин представляют собой ингибиторы сывороточной протеазы человека, которые полностью ингибируют общую протеолитическую активность панкреатической эластазы 1 и 2. Было замечено, что протеаза должна быть активной, чтобы связываться с этими двумя ингибиторами. Исследования доказали, что активность эластазы 2 увеличивалась в 25-250 мМ NaCl. Активность эластазы 2 в NaCl примерно в два раза выше, чем активность без NaCl. Эластаза 1 немного ингибируется выше 150 мМ NaCl.[6]
Клиническое значение
Предполагалось, что мутации гена CELA1 связаны с диффузная неэпидермолитическая ладонно-подошвенная кератодермия (диффузный НЕППК).[3] Однако предполагаемый вариант последовательности был полностью функциональным и не имел прочной связи с заболеванием. Совсем недавно специфическая мутация в KRT6C ген был связан с некоторыми случаями диффузного НЭППК.[7]
Возможный полиморфизм гена CELA1, кодирующего этот белок. На уровне вторичной структуры этот полиморфизм проявляется в вырезании короткой последовательности CELA1. Исчезнувшая последовательность несет ключевые аминокислотные остатки Val-227 и Thr-239, которые вносят вклад в субстратная специфичность эластазы I (выделено на рисунке 3), а также пяти из восьми аминокислот, участвующих в первичном контакте элафин (ингибитор) / образование комплекса эластазы. Эти наблюдения подразумевают, что вариант последовательности может изменять субстратную специфичность фермента и устранять ингибитор возможность связывания. Хотя очевидных патогенных эпидермальных аномалий, связанных с усеченным вариантом ELA1, не было, вполне возможно, что носители полиморфизма могут подвергаться большему риску развития общих кожных заболеваний, таких как псориаз и экзема (для изучения этого заболевания потребуются генетические и гистологические исследования. роль ELA1 в этих распространенных эпидермальных заболеваниях).[3]
Биосинтез
Эластаза поджелудочной железы образуется при активации проэластаза из поджелудочной железы млекопитающих трипсин. После преобразования в проэластазу он сохраняется в гранулах зимогена и затем активируется до эластазы в двенадцатиперстная кишка за счет триптического расщепления пептидной связи в неактивной форме молекулы-предшественника.[8] Этот процесс приводит к удалению активационного пептида с N-конца, что позволяет фермент принять его родную форму.
Изоферменты
У людей есть пять генов химотрипсиноподобной эластазы, которые кодируют структурно похожие белки:
| Семья | Символ гена | Название протеина | Номер ЕС | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Одобренный | Предыдущий | Одобренный | Предыдущий | ||
| химотрипсин- подобно | CELA1 | ELA1 | семейство химотрипсиноподобных эластаз, член 1 | эластаза 1, панкреатическая | EC 3.4.21.36 |
| CELA2A | ELA2A | семейство химотрипсиноподобных эластаз, член 2А | эластаза 2А, панкреатическая | EC 3.4.21.71 | |
| CELA2B | ELA2B | семейство химотрипсин-подобных эластаз, член 2B | эластаза 2B, панкреатическая | EC 3.4.21.71 | |
| CELA3A | ELA3A | семейство химотрипсиноподобных эластаз, член 3A | эластаза 3А, панкреатическая | EC 3.4.21.70 | |
| CELA3B | ELA3B | семейство химотрипсиноподобных эластаз, член 3B | эластаза 3B, панкреатическая | EC 3.4.21.70 | |
Посттрансляционные модификации
Гликозилирование на Asn79 и Asn233.[9]
Ген
Ген, кодирующий панкреатическую эластазу 1, - это CELA1 (синоним: ELA1) Панкреатическая эластаза 1 кодируется одним генетическим локусом на хромосоме 12. Исследования человеческой панкреатической эластазы 1 показали, что эта сериновая протеаза картируется в хромосомной области 12q13.[10] и это близко к очагу аутосомно-доминантного кожного заболевания, Диффузная неэпидермолитическая ладонно-подошвенная кератодермия.[3]
Реакции
Гидролиз, который вызывают эластазы, происходит в несколько этапов, начиная с образования комплекса между эластазой и ее субстратом, с карбонильным углеродом, расположенным рядом с нуклеофильным серином, с последующей нуклеофильной атакой, которая формирует промежуточный ацил-фермент (пара электроны от двойной связи карбонильного кислорода перемещаются к кислороду), в то время как первый продукт высвобождается. Промежуточный продукт затем гидролизуют на стадии деацилирования, регенерируя активный фермент и приводя к высвобождению второго продукта (электронодефицитный карбонильный углерод повторно образует двойную связь с кислородом и C-конец пептида высвобождается. Он предпочтительно расщепляет пептидные связи на карбонильном конце аминокислотных остатков с небольшими гидрофобными боковыми цепями, такими как глицин, валин, лейцин, изолейцин и аланин. Широкая специфичность эластаз в отношении неароматических незаряженных боковых цепей может объяснить их способность расщеплять природный эластин.[11]
Использование в диагностических тестах
Человеческая панкреатическая эластаза 1 (E1) остается нераспределенной во время кишечного транзита. Следовательно, его концентрация в кале отражает экзокринную функцию поджелудочной железы. Во время воспаления поджелудочной железы E1 попадает в кровоток. Таким образом, количественное определение панкреатической эластазы 1 в сыворотке позволяет диагностировать или исключить острый панкреатит.[12]
Основные показания:
- Диагностика / исключение внешнесекреторной недостаточности поджелудочной железы, вызванной, например, Хронический панкреатит, кистозный фиброз, сахарный диабет, холелитиаз (камни в желчном пузыре), «задержка развития», рак поджелудочной железы, папиллярный стеноз
- Последующее наблюдение за пациентами с панкреатической недостаточностью легкой или средней степени тяжести
- Например, диагностика / исключение поражения поджелудочной железы в сочетании с желудочно-кишечными симптомами, болью в животе или остеопорозом.[13]
Метод обнаружения:
- Сэндвич-ИФА с двумя моноклональными антителами, высокоспецифичными для эластазы поджелудочной железы человека 1
- Набор для ELISA основан на микротитровальном планшете (96-луночный формат) с 12 разбиваемыми одинарными полосками x 8 лунок, подходящими для до 42 образцов в дубликатах.
Эталонная концентрация для интерпретации результатов панкреатической эластазы: для взрослых и детей после первого месяца жизни.
- Значения> 200 мкг эластазы / г стула указывают на нормальную экзокринную функцию поджелудочной железы.
- Значения 100-200 мкг эластазы / г стула предполагают легкую или умеренную недостаточность поджелудочной железы.
- Значения <100 мкг эластазы / г стула указывают на экзокринную недостаточность поджелудочной железы.[14]
Рекомендации
- ^ а б EntrezGene 1990
- ^ Роуз С.Д., Макдональд Р.Дж. (июнь 1997 г.). «Эволюционное подавление гена эластазы I человека (ELA1)». Гм. Мол. Genet. 6 (6): 897–903. Дои:10,1093 / hmg / 6,6,897. PMID 9175736.
- ^ а б c d Талас Ю., Данлоп Дж., Халаф С., Ли И.М., Келселл Д.П. (январь 2000 г.). «Человеческая эластаза 1: доказательства экспрессии в коже и идентификация частого полиморфизма сдвига рамки считывания». J. Invest. Дерматол. 114 (1): 165–70. Дои:10.1046 / j.1523-1747.2000.00825.x. PMID 10620133.
- ^ Регистрационный номер универсального белкового ресурса Q9UNI1 в UniProt.
- ^ «Эластаз». Руководство по ферментам Worthington.
- ^ Ларгман К., Бродрик Дж. В., Геокас М.С. (1976). «Очистка и характеристика двух эластаз поджелудочной железы человека». Биохимия. 15 (11): 2491–500. Дои:10.1021 / bi00656a036. PMID 819031.
- ^ Акасака Е., Накано Х., Накано А., Тоёмаки Ю., Такиёси Н., Рокунохэ Д., Нисикава Ю., Корекава А., Мацудзаки Ю., Мицухаси Ю., Савамура Д. (2011). «Диффузная и очаговая ладонно-подошвенная кератодермия может быть вызвана мутацией кератина 6c». Br. J. Dermatol. 165 (6): 1290–2. Дои:10.1111 / j.1365-2133.2011.10552.x. PMID 21801157.
- ^ Гертлер А., Бирк Ю. (1970). «Выделение и характеристика проэластазы свиней». Евро. J. Biochem. 12 (1): 170–6. Дои:10.1111 / j.1432-1033.1970.tb00835.x. PMID 5461547.
- ^ "CELA1 Gene". Генные карты.
- ^ Дэвис Р.Л., Юн С.Дж., Вайссенбах Дж., Уорд Д., Краутер К., Кучерлапати Р. (октябрь 1995 г.). «Физическое картирование человеческого гена ELA1 между D12S361 и D12S347 на хромосоме 12q13». Геномика. 29 (3): 766–8. Дои:10.1006 / geno.1995.9939. PMID 8575772.
- ^ Шоттон Д.М. (1970). «Эластаз». Методы в энзимологии. 19: 113–140. Дои:10.1016/0076-6879(70)19009-4.
- ^ Штейн Дж, Шунбрудт Д., Юнг М., Лембке Б., Каспари В.Ф. (1996). "Mesure de l'élastase fécale par immunoréactivité: Nouvelle Approche Indirecte de la fonction pancréatique" [Измерение фекальной эластазы 1 по иммунореактивности: новый косвенный тест функции поджелудочной железы]. Gastroentérologie Clinique et Biologique (На французском). 20 (5): 424–9. PMID 8761139.
- ^ Гонзалес А.С., Виейра С.М., Маурер Р.Л., Сильва Ф.А., Сильвейра Т.Р. (2011). «Использование концентрации моноклональной фекальной эластазы-1 для оценки статуса поджелудочной железы у пациентов с муковисцидозом». J Pediatr (Рио Дж). 87 (2): 157–62. Дои:10.2223 / JPED.2075. PMID 21503378.
- ^ Löser C, Möllgaard A, Fölsch UR (октябрь 1996 г.). «Фекальная эластаза 1: новый, высокочувствительный и специфический бесконтактный тест на функцию поджелудочной железы». Кишечник. 39 (4): 580–6. Дои:10.1136 / гут.39.4.580. ЧВК 1383273. PMID 8944569.
внешняя ссылка
- Панкреатическая + эластаза в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)
- Обзор всей структурной информации, доступной в PDB за UniProt: P00772 (Панкреатическая эластаза) в PDBe-KB.
Эта статья включает текст из Национальная медицинская библиотека США, который находится в всеобщее достояние.
