Catepsina

I Introducere

Enzimologia este o stiinta care s-a dezvoltat foarte mult de abia in ultimii 100 de ani, desi fundamentele acesteia despre enzime si structura lor aparuse din sec al XIX-lea.Astfel prin anii 1920-1930 se cunosteau bine doar cateva enzime,pentru ca nu erau izolate in starea lor pura,in ziua de astazi sunt clasificate peste 1000 de enzime.

Enzimele sunt proteine dotate cu functii catalitice specifice.Ele catalizeaza reactii chimice in sisteme biologice care in lipsa lor,reactiile chimice ar avea loc foarte lent.

O caracteristica foarte importanta a enzimelor este specificitatea lor,adica proprietatea unei enzime de a actiona asupra unei anumite substante,numita substrat.

Pentru ca sunt catalizatori,enzimele au anumite proprietati:

• Raman neschimbate la sfarsitul reactiei;

• Sunt eficiente in cantitati mici;

• Nu modifica echilibrul unei reactii,dar cresc viteza cu care acest echilibru este atins

Pentru ca sunt proteine, au si toate caracteristicile proteinelor.Enzimele catalizeaza numai reactiile termodinamic posibile ce se pot produce intr-o perioada de timp mare si in lipsa lor.

Activitatea enzimelor,fiind mult mai mare decat a catalizatorilor,poate fi influientata de temperatura si de pH-ul la care are loc reactia.De asemenea,activitatea enzimelor poate fi stimulata de prezenta unor substante numite activatori,sau inhibata de prezenta unor substante numite inhibitori.

Enzimele sunt clasificate in 6 mari clase,in functie de tipul de reactii pe care il catalizeaza:

1.Oxidoreductaze

2.Transferaze

3.Hidrolaze

4.Liaze

5.Izomeraze

6.Ligaze (Sintetaze)

Pentru ca numarul enzimelor descoperite si caracterizate a crescut foarte mult in ultima perioada,apare necesitatea elaborarii unei terminologii corecte si universale,acceptata de enzimologi,care sa cuprinda maxim-ul de informatii despre enzima respectiva.

Fiecare enzima este desemnata printr-un cod format din patru cifre,ce contin informatii despre enzima respective.Prima cifra din cod indica una din cele 6 clase, a doua cifra indica subclasa si donorul de hidrogen,cea de a treia cifra indica indica sub-subclasa si acceptorul de hidrogen,iar ultima cifra pozitia pe care o ocupa enzima in cadrul sub-subclasei.

Notiuni generale:

Catepsinele(unirea a doua cuvinte grecesti,kata-jos si hepsein-fierbe) sunt o serie de proteinaze tisulare,proteine ce sfarama alte proteine,regasite in multe tipuri de celule inclusive in cele de animale.Sunt mai multi membri ai acestei familii care se disting prin structura lor, mecanismul catalitic si asupra caror proteine actioneaza.

Majoritatea catepsinelor se activeaza la un pH scazut gasit in lizozomi.Activitatea catepsinelor se desfasoara aproape in intregime in lizozomi.

Catepsinele au un rol vital in celulele mamiferelor.Ele degradeaza polipeptidele si se disting prin specificitatea substratului.

In prezent se cunosc mai multe catepsine notate cu majuscule ale alfabetului latin (A,B,C,D,E etc.) ce se deosebesc intre ele dupa specificitatea de substrat,pH-ul optim de actiune si alte criterii.

Tipuri de catepsine

Catepsina A(EC 3.4.16.1) sau serin-carboxipeptidaza

Se intalneste preponderant in muschii scheletici si splina si mai putin in alte tesutiri. Studiul specificitatii de substrat a demonstrate faptul ca aceasta enzima este asemanatoare din acest punct de vedere cu carboxipeptidaza A din sucul pancreatic.Studiile cinetice efectuate prin utilizarea substratului carbobenzoxi-glutaril-tirozina au aratat ca aceasta enzima actioneaza la un pH optim de 5,6.S-a mai demonstrat ca cisteina si glutationul redus manifesta un slab efect activator.

Deficientele de aceasta proteina sunt legate de multiple forme de Galactosialidosis.

Galactosialidosis este o boala lizozomala,un grup de aproximativ 40 de tulburari metabolice rare care rezulta din defectele functiilor lizozomilor ce au anumite disfunctionalitati.

Catepsina B (EC 3.4.22.1)

Hidrolizeaza legaturile peptidice formate de aminoacizii aromatici,fiind activate de cisteina.Aceasta enzima este localizata preponderent in splina si mai putin in glanda tiroida,ficat,plamani,rinichi si glandele suprarenale.Cele mai mici cantitati se gasesc in sange,inima creier si muschii scheletici.Intr-o serie de experimente efectuate pe animale de laborator iradiate,s-a demonstrat ca ponderea activitatii catepsinei B din splina revine fagocitelor.Acest lucru este extrem de important deoarece,in acest mod,catepsina B poate degrada proteinele prinse in

fagocitoza.Ca si celelalte catepsine,si in cazul catepsinei B, activitatea maxima se inregistreaza in domeniul acid,pH-ul optim de actiune fiind de 3-6.

Catepsina B pare sa sfarame proteinele ce cauzeaza boala amyloida,radacina simptomelor Alzheimer.Amyloidele sunt proteine insolubile fibroase agregate specifice impartirii trasaturilor structurale.Catepsina B mai este implicata si in evolutia a numeroase tumori la om inclusiv cancerul ovarian.