Aspartil sistein ve serin proteazlar arasındaki temel fark, katalitik kalıntılar olarak işlev gören fonksiyonel gruplarıdır. Aspartil proteazın katalitik kalıntıları olarak işlev gören fonksiyonel grup bir karboksilik asit grubudur, sistein proteazda ise bir tiyol veya sülfhidril grubu katalitik kalıntıda fonksiyonel grup olarak görev yapar ve serin proteazda bir hidroksil grubu veya bir alkol etkilidir. katalitik kalıntıdaki fonksiyonel grup olarak.
Proteazlar, proteinlerin daha küçük polipep titlere veya amino asitlere parçalanması olan proteolizi katalize eden enzimlerdir. Bu işlem, proteinler içindeki peptit bağlarının bir hidroliz işlemi ile parçalanmasıyla gerçekleşir. Proteazlar, alınan proteinlerin sindirimi, proteinlerin katabolizması ve hücre sinyalleri gibi birçok biyolojik fonksiyonda yer alır. Proteazlar tüm yaşam formlarında bulunur. Aspartil, sistein ve serin, canlı organizmalarda anahtar rol oynayan üç önemli proteazdır.
Aspartil Proteazlar nelerdir?
Aspartil proteazlar, bir tür protein parçalayan enzimdir. Aktif bölgede yüksek oranda korunmuş iki aspartat içerirler ve asidik pH'ta optimal olarak aktiftirler. Bu proteazlar, bir beta-metilen grubunun yanı sıra hidrofobik kalıntılara sahip olan dipeptit bağlarını parçalar. Aspartil proteazın katalitik mekanizması bir asit-baz mekanizmasıdır. Bu, bir su molekülünün iki aspartat kalıntısı ile koordinasyonunu içerir. Bir aspartat, bir protonu kaldırarak su molekülünü aktive eder. Bu, suyun, substratın karbonil karbonuna nükleofilik bir saldırı gerçekleştirmesini sağlar. Sonuç olarak, ikinci aspartat tortusu ile hidrojen bağları ile stabilize edilen bir tetrahedral oksianyon ara ürünü üretir. Bu ara ürünün yeniden düzenlenmesi, peptitin iki peptit ürününe bölünmesinden sorumludur.
Şekil 01: Aspartil Proteaz
Aspartik proteazların beş üst ailesi vardır: Bir aile olan AA Klanı, bir sinyal peptidaz II ailesi olan AC Klanı, bir presenilin ailesi olan AD Klanı, bir GPR endopeptidaz ailesi olan AE Klanı, ve bir omptin ailesi olan Klan AF.
Sistein Proteazları nedir?
Sistein proteazları, proteinleri parçalayan bir grup hidrolaz enzimidir. Katalitik bir üçlü veya ikili içinde bir nükleofilik sistein tiyol içeren bir katalitik mekanizma gösterirler. Sistein proteazlarının katalitik mekanizmasındaki ilk adım, proton gidermedir. Tiyol grubu, bazik bir yan zincire sahip olan histidin gibi bitişik bir amino asit tarafından enzimin aktif bölgesi içinde protonsuz hale gelir. Bir sonraki adım, sisteinin protondan arındırılmış anyonik kükürtünün substrat üzerindeki nükleofilik saldırısıdır. Burada, substratın fragmanı bir amin ile salınır ve proteazdaki histidin tortusu, protondan arındırılmış formunu geri yükler. Bu, yeni karboksi ucunu sistein tiyolüne bağlayan substratın tioester ara maddesinin oluşumuyla sonuçlanır. Tioester bağı, kalan substrat parçası üzerinde karboksilik asit parçası oluşturmak için hidrolize olur.
Şekil 02: Sistein Proteaz
Sistein proteazları fizyoloji ve gelişimde birden fazla rol oynar. Bitkilerde depo proteinlerinin büyümesinde, gelişmesinde, birikmesinde ve mobilizasyonunda önemli bir rol oynarlar. İnsanlarda, yaşlanma ve apoptoz, bağışıklık tepkileri, prohormon işleme ve hücre dışı matrisin koni gelişimine yeniden şekillenmesinde önemlidirler.
Serin Proteazlar nelerdir?
Serin proteazlar aynı zamanda proteinlerdeki peptit bağlarını parçalayan bir grup proteolitik enzimdir. Serin, enzimin aktif bölgesinde nükleofilik amino asit görevi görür. Bunlar hem ökaryotlarda hem de prokaryotlarda bulunur. Serin proteazlar genellikle, aktif katalitik bölgede birleşen iki beta-varil alanından oluşan ve ayrıca substrat özgünlüklerine dayalı olarak farklı bir yapıya göre farklı kategorilere ayrılır. Bunlar tripsin benzeri, kimotripsin benzeri, trombin benzeri, elastaz benzeri ve subtilisin benzeridir.
Şekil 03: Serin Proteaz
Tripsin benzeri proteazlar, lizin veya arginin gibi pozitif yüklü bir amino asidi takiben peptit bağlarını parçalar. Aspartik asit veya glutamik asit gibi negatif yüklü kalıntılara özgüdürler. Kimotripsin benzeri proteazlar daha hidrofobiktir. Spesifiklikleri, tirozin, triptofan ve fenilalanin gibi büyük hidrofobik kalıntılarda yatmaktadır. Trombin benzeri proteazlar, bir doku aktive edici plazminojen olan trombin ve plazmin içerir. Bunlar kanın pıhtılaşmasında ve sindirimde ve ayrıca nörodejeneratif bozukluklarda patofizyolojide yardımcı olur. Elastaz benzeri proteazlar alanin, glisin ve valin gibi kalıntıları tercih eder. Subtilisin benzeri proteazlar, prokaryotlardaki serini içerir. Bir nükleofilik serin oluşturmak için bir katalitik üçlü kullanan bir katalitik mekanizmayı paylaşır. Serin proteaz aktivitesinin düzenlenmesi, bir başlangıç proteaz aktivasyonunu ve inhibitörlerin salgılanmasını gerektirir.
Aspartil Sistein ve Serin Proteazlar Arasındaki Benzerlikler Nelerdir?
- Aspartil, sistein ve serin proteazlar, peptit bağlarının bölünmesiyle proteinlerin parçalanmasını katalize eder.
- Aktif site kalıntılarının peptit bağlarına saldırarak kırılmasına neden olduğu mekanizmalar benzerdir.
- Hepsi nükleofil içerir.
- Hepsi proteindir.
Aspartil Sistein ve Serin Proteazlar Arasındaki Fark Nedir?
Aspartil sistein ve serin proteazlar arasındaki temel fark, katalitik kalıntılar olarak işlev gören fonksiyonel gruplarına bağlıdır. Aspartil proteazda, bir karboksilik asit grubu fonksiyonel grup olarak hareket ederken, sistein proteazda bir tiyol veya sülfhidril grubu fonksiyonel grup olarak hareket eder ve serin proteazda bir hidroksil grubu veya bir alkol fonksiyonel grup olarak hareket eder.
Aspartil proteazlar aspartat aktif siteye sahipken sistein proteazlar sistein aktif siteye sahiptir. Serin proteazın aktif bölge kalıntısı bir hidroksil grubudur. Dolayısıyla, bu aynı zamanda aspartil sistein ve serin proteazlar arasındaki başka bir farktır. Serin ve sistein proteazlarından farklı olarak aspartil proteazlar, parçalama işlemi sırasında kovalent bir ara ürün oluşturmazlar. Bu nedenle, aspartil proteazlar için proteoliz tek bir adımda gerçekleşir.
Aşağıdaki infografik, aspartil sistein ve serin proteazlar arasındaki farkları yan yana karşılaştırma için tablo şeklinde sunar.
Özet – Aspartil Sistein ve Serin Proteazlar
Proteazlar, proteinlerin daha küçük polipep titlere veya amino asitlere parçalanmasını katalize eden enzimlerdir. Aspartil sistein ve serin proteazlar arasındaki temel fark, katalitik tortusu olarak görev yapan fonksiyonel gruptur. Aspartil proteazda fonksiyonel grup olarak bir karboksilik asit grubu, sistein proteazda ise bir tiyol veya sülfhidril grubu fonksiyonel grup olarak görev yapar. Serin proteazda fonksiyonel grup olarak bir hidroksil grubu veya bir alkol hareket eder.
