Prohormona konvertāze

Prohormona konvertāze katalizē proteohormonu un neiropeptīdu nevajadzīgo sastāvdaļu sadalīšanu. Parasti tas stājas spēkā tūlīt pēc atbilstošo olbaltumvielu tulkošanas. Ar prohormonu konvertāzi saistītas slimības ir konstatētas ļoti reti.

Kas ir prohormona konvertāze?

Prohormona konvertāze ir serīna proteāze, kas pārveido tikko izveidotos proteīnus to sākotnējā formā, sadalot noteiktus olbaltumvielu komponentus to efektīvajā formā.

Pieminot prohormona konvertāzi, parasti tiek domāts par proteīna konvertāzi 1 (PC1). Tas pārveido daudzus proteohormonus un neiropeptīdus no to formas līdz efektīvai formai tā saukto posttranslācijas modifikācijas ietvaros. Tā piemērs ir proinsulīna katalītiskā reakcija insulīnā.

Papildus proinsulīnam, proproteīna konvertāze 1 piedalās proopiomelanokortīna, prorenīna, prodynorphin, proenkefalīna, oksitocīna neirofizīna un prosomatostatīna modifikācijā. Tūlīt pēc translācijas (olbaltumvielu biosintēze) šīs olbaltumvielas tiek pārveidotas par faktisko efektīvo olbaltumvielu, sadalot olbaltumvielu komponentus. Šajā procesā tiek sadalītas peptīdu saites.

Tā kā prohormona konvertāze ir serīna proteāze, šī fermenta katalītiskais centrs ir tā saucamā katalītiskā triāde.Katalītiskā triāde sastāv no trim aminoskābēm asparagīnskābes, histidīna un serīna. Viņu aminoskābju atlikumi ir saistīti viens ar otru ar ūdeņraža saitēm. Šī kombinācija ļauj viņiem katalītiski sadalīt peptīdu saites. Katalīze notiek caur kovalentiem starpproduktiem, un tāpēc to sauc par kovalento katalīzi.

Proproteīna konvertāze 1 (PC1) sastāv no 643 aminoskābēm. Kalcija jons darbojas kā kofaktors. Citas prohormona konvertāzes ir PC2 un PC3 papildus PC1.

Funkcija un uzdevums

Vispirms prohormona konvertāzes funkcija jāattēlo, izmantojot insulīna piemēru. Insulīna sintēzes tulkošanas laikā tiek iegūts preproinsulīns, kas sastāv no signāla sekvences, B ķēdes, C peptīda un A ķēdes. Visu molekulu veido 110 aminoskābes. Pēc transportēšanas endoplazmatiskajā retikulumā signāla secība tiek sadalīta, veidojot proinsulīnu, starp A ķēdi un B ķēdi veidojot disulfīdu tiltus. Proinsulīns tagad satur 84 aminoskābes. Pēc tam C ķēdi sadala ar īpašām peptidāzēm (prohormona konvertāzi). Atlikušās ķēdes ir savienotas tikai ar disulfīdu tiltiem. A ķēde satur 21 aminoskābi un B ķēde - 30 aminoskābes. Tagad ir izveidojies insulīns, kuru heksamera formā stabilizē cinka jons.

Proopiomelanokortīns ir vēl viens iespējams prohormona konvertāzes substrāts. Proopiomelanokortīns izdalās adenohipofīzē, hipotalāmā, placentā vai epitēlijā, un tas ir dažu svarīgu peptīdu hormonu priekštecis. Prohormona konvertāze to var sadalīt 10 dažādos hormonos. Tajos ietilpst adrenokortikotropīns (ACTH), melanocītus stimulējošie hormoni, kortikotropīniem līdzīgie starpposma peptīdi (CLIP), gammalipotropīns vai betaendorfīns.

Izveidotie hormoni tiek sintezēti pēc translācijas no prohormona. Enkefalīna un dinorfīna opioīdu peptīdi veidojas arī no proenkefalīna un prodyphomin konvertāzēm. Tie darbojas kā dabiski pretsāpju līdzekļi.

Vēl viena aktīvā viela ir hormoniem līdzīgais renīns, ko no prorenīna ražo konvertāzes. Renīns ar dažādu reakciju palīdzību veicina vazopresīna veidošanos. Vasopresīns ir antidiurētisks hormons. Hormonu oksitocīnu, savukārt, vienmēr ražo kā oksitocīna neirofizīnu. To glabā hipofīzes aizmugurējā daivā un, ja nepieciešams, sadala oksitocīnā un neirofizīnā, izmantojot katalīzi ar prohormona konvertāzi.

Dažādu proteohormonu un neiropeptīdu pro formu veidošanās cēloņi ir dažādi. Lielākoties tas ir tāpēc, ka tie ir lēti uzglabāšanas un pārvadāšanas veidi. Tomēr tie jāmaina, lai tie būtu efektīvi. Prohormoni parasti pieder prekursoru olbaltumvielu grupai, kas satur arī proenzīmus un prekursoru strukturālos proteīnus. Visi prekursoru proteīni satur papildu sekvences, kas ietekmē olbaltumvielu aktivitāti tādā veidā, ka tas kļūst neaktīvs. Tas notiek caur šo secību ietekmi uz terciārās struktūras konformāciju. Kad papildu sekvences tiek atdalītas, molekulā notiek pēkšņas konformācijas izmaiņas. Visa molekula atkal tiek aktivizēta.

Jūs varat atrast savus medikamentus šeit

Slimības un kaites

Ar prohormonu konvertāzi saistītas slimības ir ļoti reti. Parasti tie rodas ģenētisku defektu gadījumā. Nav zināms, kāpēc traucējumi ir tik reti. Lielākā daļa gēnu mutāciju pēc tam var būt tik smagas, ka tās nevar samierināt ar dzīvi.

Tomēr ir zināmi daži gadījumi, kad ir atrasta mutācija PCSK1 gēnā. Slimības ir saistītas ar smagiem vielmaiņas traucējumiem. Prohormona konvertāzes I deficīts ir aprakstīts tikai diviem pacientiem. Šī ir 43 gadus veca sieviete un maza meitene. Abiem pacientiem bērnībā attīstījās ārkārtēja aptaukošanās. Tika novērota arī smaga hipoglikēmija un paaugstināts prohormona līmenis dažos proteohormonos. Tajā pašā laikā abiem pacientiem bija absorbcijas traucējumi zarnās, ko pavadīja smaga caureja. Sieviete cieta arī no hipogonadotropā hipogonadisma bez menstruācijas.

Dažādie simptomi rodas tāpēc, ka no provohormonu pro formām netiek ražoti efektīvi hormoni. Proinsulīns ir ievērojami paaugstināts, ja zems insulīna līmenis. To ir grūti pārveidot. Tomēr proinsulīns jau pazemina cukura līmeni asinīs. Tā kā koncentrācija ir tik augsta, tas noved pie hipoglikēmijas. Tad tiek palielināti arī citi prohormoni, piemēram, proglukagons vai proopiomelanokortīns. Pastāvīgus gremošanas traucējumus izraisa zems somastatīna līmenis, jo prosomastatīns vairs netiek pārveidots par somastatīnu. Tādējādi pepsīnu, gastrīnu un aizkuņģa dziedzera enzīmus vairs nevar inhibēt.