Pepsine - Pepsin
| Pepsine | |||||||||
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 Pepsine en complexe avec la pepstatine .
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| Identifiants | |||||||||
| CE n° | 3.4.23.1 | ||||||||
| N ° CAS. | 9001-75-6 | ||||||||
| Bases de données | |||||||||
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| MétaCycle | voie métabolique | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| Structures de l' APB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Ontologie des gènes | AmiGO / QuickGO | ||||||||
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| pepsine B | |||||||||
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| Identifiants | |||||||||
| CE n° | 3.4.23.2 | ||||||||
| N ° CAS. | 9025-48-3 | ||||||||
| Bases de données | |||||||||
| IntEnz | Vue IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Entrée BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Vue NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Entrée KEGG | ||||||||
| MétaCycle | voie métabolique | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| Structures de l' APB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
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| pepsine C (gastricsine) | |||||||||
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| Identifiants | |||||||||
| CE n° | 3.4.23.3 | ||||||||
| N ° CAS. | 9012-71-9 | ||||||||
| Bases de données | |||||||||
| IntEnz | Vue IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Entrée BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Vue NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Entrée KEGG | ||||||||
| MétaCycle | voie métabolique | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| Structures de l' APB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
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La pepsine est une endopeptidase qui décompose les protéines en peptides plus petits . Il est produit dans les cellules principales gastriques de la muqueuse de l' estomac et est l' une des principales enzymes digestives dans les systèmes digestifs des humains et beaucoup d' autres animaux, où il aide à digérer les protéines dans les aliments . La pepsine est une protéase aspartique , utilisant un aspartate catalytique dans son site actif .
C'est l'une des trois principales protéases du système digestif humain, les deux autres étant la chymotrypsine et la trypsine . Au cours du processus de digestion, ces enzymes, dont chacune est spécialisée dans la rupture des liens entre des types particuliers d' acides aminés , collaborent pour décomposer les protéines alimentaires en leurs composants, c'est-à-dire des peptides et des acides aminés, qui peuvent être facilement absorbés par l'intestin grêle. . La spécificité de clivage de la pepsine est large, mais certains acides aminés comme la tyrosine , la phénylalanine et le tryptophane augmentent la probabilité de clivage.
La proenzyme de la pepsine , le pepsinogène , est libérée par les cellules principales de l'estomac dans la paroi de l'estomac, et lors du mélange avec l'acide chlorhydrique du suc gastrique , le pepsinogène s'active pour devenir de la pepsine.
Histoire
La pepsine a été l'une des premières enzymes découvertes par Theodor Schwann en 1836. Schwann a inventé son nom du mot grec πέψις pepsis , signifiant « digestion » (de πέπτειν peptéine « digérer »). Une substance acide capable de convertir les aliments à base d'azote en matière soluble dans l'eau a été déterminée comme étant la pepsine.
En 1928, il est devenu l'une des premières enzymes à être cristallisé lorsque John H. Northrop l'a cristallisé en utilisant la dialyse, la filtration et le refroidissement.
Précurseur
La pepsine est exprimée sous la forme d'un zymogène appelé pepsinogène, dont la structure primaire comporte 44 acides aminés supplémentaires par rapport à l'enzyme active.
Dans l'estomac, les cellules principales gastriques libèrent du pepsinogène. Ce zymogène est activé par l'acide chlorhydrique (HCl), qui est libéré par les cellules pariétales de la muqueuse gastrique. L'hormone gastrine et le nerf vague déclenchent la libération de pepsinogène et de HCl par la muqueuse gastrique lorsque la nourriture est ingérée. L'acide chlorhydrique crée un environnement acide, qui permet au pepsinogène de se déployer et de se cliver de manière autocatalytique , générant ainsi de la pepsine (la forme active). La pepsine clive les 44 acides aminés du pepsinogène pour créer plus de pepsine.
Les pepsinogènes sont principalement regroupés en 5 groupes différents en fonction de leur structure primaire : le pepsinogène A (également appelé pepsinogène I), le pepsinogène B, la progastricsine (également appelée pepsinogène II et pepsinogène C), la prochymosine (également appelée prorennine) et le pepsinogène F (également appelé grossesse). -glycoprotéine associée).
Activité et stabilité
La pepsine est plus active dans les environnements acides entre un pH de 1,5 à 2,5. En conséquence, son site principal de synthèse et d'activité se situe dans l'estomac ( pH 1,5 à 2). Chez l'homme, la concentration de pepsine dans l'estomac atteint 0,5 à 1 mg/mL.
La pepsine est inactive à pH 6,5 et plus, cependant la pepsine n'est pas complètement dénaturée ou irréversiblement inactivée jusqu'à pH 8,0. Par conséquent, la pepsine dans des solutions jusqu'à pH 8,0 peut être réactivée lors de la réacidification. La stabilité de la pepsine à pH élevé a des implications significatives sur la maladie attribuée au reflux laryngopharyngé . La pepsine reste dans le larynx après un reflux gastrique. Au pH moyen du laryngopharynx (pH = 6,8), la pepsine serait inactive mais pourrait être réactivée lors d'événements de reflux acide ultérieurs entraînant des dommages aux tissus locaux.
La pepsine présente une large spécificité de clivage. La pepsine digère jusqu'à 20 % des liaisons amides ingérées. Les résidus dans les positions P1 et P1' sont les plus importants pour déterminer la probabilité de clivage. Généralement, les acides aminés hydrophobes aux positions P1 et P1' augmentent la probabilité de clivage. La phénylalanine , la leucine et la méthionine en position P1 et la phénylalanine , le tryptophane et la tyrosine en position P1' entraînent la probabilité de clivage la plus élevée. Le clivage est défavorisé par les acides aminés chargés positivement histidine , lysine et arginine en position P1.
Dans le reflux laryngopharyngé
La pepsine est l'une des principales causes de lésions muqueuses lors du reflux laryngopharyngé . La pepsine reste dans le larynx (pH 6,8) suite à un reflux gastrique. Bien qu'enzymatiquement inactive dans cet environnement, la pepsine resterait stable et pourrait être réactivée lors d'événements de reflux acide ultérieurs. L'exposition de la muqueuse laryngée à la pepsine enzymatiquement active, mais pas à la pepsine ou à l'acide inactivés de manière irréversible, entraîne une expression réduite des protéines protectrices et augmente ainsi la sensibilité du larynx aux dommages.
La pepsine peut également endommager les muqueuses lors d'un reflux gastrique faiblement acide ou non acide. Le reflux faible ou non acide est corrélé aux symptômes de reflux et aux lésions des muqueuses. Dans des conditions non acides (pH neutre), la pepsine est internalisée par les cellules des voies respiratoires supérieures telles que le larynx et l'hypopharynx par un processus connu sous le nom d' endocytose médiée par les récepteurs . Le récepteur par lequel la pepsine est endocytosée est actuellement inconnu. Lors de l'absorption cellulaire, la pepsine est stockée dans des vésicules intracellulaires de faible pH auquel son activité enzymatique serait restaurée. La pepsine est retenue dans la cellule jusqu'à 24 heures. Une telle exposition à la pepsine à pH neutre et une endocytose de la pepsine provoquent des modifications de l'expression des gènes associées à l'inflammation, qui sous-tendent les signes et symptômes de reflux et la progression tumorale. Cette recherche et d'autres impliquent la pepsine dans la cancérogenèse attribuée au reflux gastrique.
La pepsine dans les échantillons de voies respiratoires est considérée comme un marqueur sensible et spécifique du reflux laryngopharyngé. La recherche pour développer de nouveaux outils thérapeutiques et diagnostiques ciblés sur la pepsine pour le reflux gastrique est en cours. Un diagnostic rapide et non invasif de la pepsine appelé Peptest est maintenant disponible, qui détermine la présence de pepsine dans les échantillons de salive.
Inhibiteurs
La pepsine peut être inhibée par un pH élevé (voir Activité et stabilité ) ou par des composés inhibiteurs. La pepstatine est un composé de faible poids moléculaire et un puissant inhibiteur spécifique des protéases acides avec un Ki d'environ 10 -10 M pour la pepsine. On pense que le résidu statyle de la pepstatine est responsable de l'inhibition de la pepsine par la pepstatine; la statine est un analogue potentiel de l' état de transition pour la catalyse par la pepsine et d'autres protéases acides. La pepstatine ne se lie pas de manière covalente à la pepsine et l'inhibition de la pepsine par la pepstatine est donc réversible. Le 1-bis(diazoacétyl)-2-phényléthane inactive de manière réversible la pepsine à pH 5, réaction accélérée par la présence de Cu(II).
La pepsine porcine est inhibée par l'inhibiteur de pepsine-3 (PI-3) produit par le grand ver rond du porc ( Ascaris suum ). PI-3 occupe le site actif de la pepsine en utilisant ses résidus N-terminaux et bloque ainsi la liaison au substrat . Les résidus d'acides aminés 1 à 3 (Gln-Phe-Leu) de PI-3 mature se lient aux positions P1' - P3' de la pepsine. L'extrémité N-terminale de PI-3 dans le complexe PI-3:pepsine est positionnée par des liaisons hydrogène qui forment une feuille à huit brins , où trois brins sont apportés par la pepsine et cinq par PI-3.
Un produit de la digestion des protéines par la pepsine inhibe la réaction.
Le sucralfate , un médicament utilisé pour traiter les ulcères d'estomac et d'autres affections liées à la pepsine, inhibe également l'activité de la pepsine.
Applications
La pepsine commerciale est extraite de la couche glandulaire des estomacs de porc. C'est un composant de la présure utilisée pour cailler le lait lors de la fabrication du fromage. La pepsine est utilisée pour une variété d'applications dans la fabrication des aliments : pour modifier et fournir des qualités de fouettage aux protéines de soja et à la gélatine, pour modifier les protéines végétales à utiliser dans des collations non laitières, pour transformer des céréales précuites en céréales chaudes instantanées et pour préparer des aliments d'origine animale et végétale. hydrolysats de protéines destinés à aromatiser des aliments et des boissons. Il est utilisé dans l'industrie du cuir pour éliminer les poils et les tissus résiduels des peaux et dans la récupération de l'argent des films photographiques mis au rebut en digérant la couche de gélatine qui retient l'argent. Pepsine était historiquement un additif de gomme de Beeman marque de chewing-gum par le Dr Edward E. Beeman.
La pepsine est couramment utilisée dans la préparation de fragments F(ab')2 à partir d'anticorps. Dans certains tests, il est préférable d'utiliser uniquement la partie de liaison à l'antigène (Fab) de l' anticorps . Pour ces applications, les anticorps peuvent être digérés par voie enzymatique pour produire un fragment Fab ou F(ab')2 de l'anticorps. Pour produire un fragment F(ab')2, IgG est digéré avec de la pepsine, qui clive les chaînes lourdes près de la région charnière. Une ou plusieurs des liaisons disulfure qui relient les chaînes lourdes dans la région charnière sont préservées, de sorte que les deux régions Fab de l'anticorps restent jointes, produisant une molécule divalente (contenant deux sites de liaison d'anticorps), d'où la désignation F(ab' )2. Les chaînes légères restent intactes et attachées à la chaîne lourde. Le fragment Fc est digéré en petits peptides. Les fragments Fab sont générés par clivage d'IgG avec de la papaïne au lieu de la pepsine. La papaïne clive l'IgG au-dessus de la région charnière contenant les liaisons disulfure qui rejoignent les chaînes lourdes, mais en dessous du site de la liaison disulfure entre la chaîne légère et la chaîne lourde. Cela génère deux fragments Fab monovalents séparés (contenant un seul site de liaison d'anticorps) et un fragment Fc intact. Les fragments peuvent être purifiés par filtration sur gel, échange d'ions ou chromatographie d'affinité.
Les fragments d'anticorps Fab et F(ab')2 sont utilisés dans des systèmes de dosage où la présence de la région Fc peut poser des problèmes. Dans les tissus tels que les ganglions lymphatiques ou la rate, ou dans les préparations de sang périphérique, des cellules avec des récepteurs Fc (macrophages, monocytes, lymphocytes B et cellules tueuses naturelles) sont présentes qui peuvent se lier à la région Fc des anticorps intacts, provoquant une coloration de fond dans les zones qui ne contiennent pas l'antigène cible. L'utilisation de fragments F(ab')2 ou Fab garantit que les anticorps se lient à l'antigène et non aux récepteurs Fc. Ces fragments peuvent également être souhaitables pour colorer des préparations cellulaires en présence de plasma, car ils ne sont pas capables de se lier au complément, ce qui pourrait lyser les cellules. Les fragments F(ab')2, et dans une plus large mesure Fab, permettent une localisation plus précise de l'antigène cible, c'est-à-dire dans la coloration des tissus pour la microscopie électronique. La divalence du fragment F(ab')2 lui permet de réticuler des antigènes, permettant une utilisation pour des tests de précipitation, l'agrégation cellulaire via des antigènes de surface ou des tests de formation de rosettes.
Gènes
Les trois gènes suivants codent pour des enzymes identiques du pepsinogène A humain :
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Un quatrième gène humain code la gastricsine également connue sous le nom de pepsinogène C :
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Les références
Liens externes
- La base de données en ligne MEROPS pour les peptidases et leurs inhibiteurs : Pepsine A A01.001 , Pepsine B A01.002 , Pepsine C (Gastricsine) A01.003
- Pepsine+A à la National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH) des États-Unis
- Pepsinogènes à la National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH) des États-Unis
- Pepsinogène+A à la National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH) des États-Unis
- Pepsinogène + C à la National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH) des États-Unis
- Gomme Beemans
- Pepsine : molécule du mois Archivée le 30-11-2015 à la Wayback Machine , par David Goodsell, Banque de données de protéines RCSB
- Aperçu de toutes les informations structurelles disponibles dans le PDB pour UniProt : P20142 (Human Gastricsin) au PDBe-KB .
- Aperçu de toutes les informations structurelles disponibles dans le PDB pour UniProt : P0DJD7 (Pepsin A-4) au PDBe-KB .
