A pepszinogén a pepszin zimogénje, amely egy fő hidrolitikus enzim, amely felelős az emlősök gyomorában levő fehérjék emésztéséért. A zimogének vagy proenzimek inaktív enzim prekurzorok, azaz nem képesek katalizálni az aktív formáik által végrehajtott reakciókat.
Aktiválása a fehérje háromdimenziós szerkezetében bekövetkező változásoktól függ, amelyek funkcionális aktív hely kialakulását idézik elő. Ezek a változások a legtöbb esetben egybeesnek a fehérje egy szegmensének proteolitikus lebontásával.
A pepszin háromdimenziós szerkezete, a pepszinogén katalitikusan aktív formája. Jawahar Swaminathan és az MSD munkatársai az Európai Bioinformatikai Intézetben, a Wikimedia Commonsból
Ezért a pepszinogénnek szerkezeti változásokon kell átesnie, hogy megszerezzék a szükséges peptidáz aktivitást és elősegítsék a fehérjék emésztését a gyomorban, az étkezés után.
Szerkezet
A pepszinogén egy 371 aminosav protein, amely az aszparagin proteinázok nagy családjába tartozik, azzal jellemezve, hogy aktív központjában aszparaginsav maradék található.
Kvaterner szerkezetét először a sertésekben expresszálódó fehérjére röntgenkrisztallográfiás módszerrel határozták meg. Az eredmény hasonló volt ahhoz, mint amelyet a pepsin fehérje érett vagy aktív formája mutat.
Így tehát az egyetlen különbség a 44 aminosav peptid jelenléte a pepszinogénben, amely az aktív hely hasadékán áthajlik. Ebben a helyzetben akadályozza e proteáz kölcsönhatását a lebontható fehérjékkel.
Ez a peptid, amelyet lehasítunk az aktív enzim előállításához, a protein aminoterminális végén helyezkedik el.
Mivel csak dugóként működik, a pepszinogén képtelensége a fehérjék lebontására nem az aktív központ szerkezeti deformációja miatt következik be. Éppen ellenkezőleg, ugyanazzal a konformációval marad az enzim mindkét formájában.
Ebben az értelemben érdemes megjegyezni, hogy a pepszinogén kristályszerkezete az aszparagin proteinázok nagy családjába tartozó többi zimogén szerkezetének hozzávetőleges modelljét képezi.
Jellemzők
Az élet kezdetén a pepszin (a pepszinogén aktív formája) fontos a tej emésztéséhez. Ezt követően az a feladata, hogy az étrendi fehérjéket alkotóelemeikre (aminosavakra) bontja, hogy megkönnyítsék azok felszívódását.
Szintézis és szekréció
A pepszinogént a gyomor nyálkahártyájának fő és sejtjei szintetizálják. Ezt követően szekréciós vezikulákban tárolják, amelyek ezen sejtek citoplazmájában maradnak mindaddig, amíg felszabadulásuk szükséges.
Ezért ennek a zimogénnek a kiválasztása egy szabályozott folyamat. Az exocitózis révén a citoszolban tartózkodó hólyagokból történő felszabadítása hormonális és idegi ingereket igényel. A szekretin és a gastrin, valamint az acetilkolin, a kolecisztokinin, az epidermális növekedési faktor és a salétrom-oxid megnövekedett szintje serkenti szintézisét és szekrécióját.
Ezenkívül az AtT20 sejtekkel - az emlősök szekréciós útjainak vizsgálatához általánosan használt sejtvonallal - végzett kísérletek kimutatták, hogy a ciklikus AMP növekedése szintén képes indukálni az említett szekréciót.
A normál gyomor kiválasztódás mellett viszonylag alacsony mennyiségű pepsinogént mutattak ki mind a vérben, mind a vizeletben, ezért uropepszinogénnek hívták.
Az uropepszinogén eredete és annak szerepe, amelyet mindkét helyszínen játszhat, továbbra sem határozott meg. Ugyanakkor annak hiánya olyan betegeknél, akiknek gyomrát teljesen eltávolították, azt jelzi, hogy eredete gyomor is.
típusai
A pepsinogén két fő típusát eddig leírták: pepsinogén I és pepsinogén II. Mindkét típus nem mutat különbséget katalitikus aktivitásában, és sósav-függő proteolitikus hidrolízissel aktiválódik.
Az I-es pepszinogént mind a fő, mind a gyomor nyálkahártya alapsejtjei szintetizálják és szekretálják. Ezért szekréciója csökken krónikus atrofikus gastritisben szenvedő betegeknél, egy gyomorbetegségnél, amelyet a gyomormirigyek teljes eltűnése jellemez.
Az utóbbitól eltérően, a pepszin II-t (PGII) szintetizálják gyakorlatilag az összes sejt, amelyek a gyomor nyálkahártyájának részét képezik, de kiemelkedőbben az antra nyálkahártya sejtjei és azok, amelyek alkotják a duodenumban található Brünner mirigyeket..
Krónikus atrofikus gastritisben szenvedő betegek esetében ez a pepsinogén kompenzálja az I pepsinogen szekréció csökkenését.
A pepsinogén e két típusának létezése, amelyet csak akkor különböznek, ha a különböző sejtek elválasztják, feleslegesnek tűnik. Ez azonban evolúciós adaptáció lehet, ha szükséges, a pepszin szintézisének biztosítása érdekében.
Aktiválás
A pepszinogén katalitikus aktivitást szerez, amikor pepsinné alakul át, amely az aktív hely üregében lévő 44 aminosav peptid eliminációjának terméke.
Optimális működése az alacsony pH-értékektől függ, 1,5 és 2 közötti tartományban. Fiziológiai körülmények között ezeket az értékeket a sósav szekréciójával tartják fenn az intracelluláris csatornákban.
A gyomor szintjén a savas emésztést nem minden állat végzi, ilyenek például a rovarok, amelyekben hiányzik a pepszinogén. Azonban a gerinceseknek, akiknek gyomoruk van, peptikus aktivitása van.
A pepszinogén, amelyet a fő sejtek szekréciós vezikuláiban tárolnak, szükség esetén felszabadul a gyomorvezetékbe. Amint eléri a gyomor lumenét, a savas környezetből pepszinvé alakul át, és további pepszinogén molekulák aktiválják.
A belső idegrostok és a külső vagális stimuláció hatására stimulálódik a pepszinogén, valamint a HCl, a gastrin és a hisztamin termelése. Másrészt a hisztamin és a gastrin stimulálják a parietális sejteket a HCl kiválasztására.
A pepszin, mint az összes endopeptidáz, a fehérjékben levő aminosavak közötti specifikus kötésekre hat, kisebb peptideket generálva.
Más szavakkal; hidrolizálja a fehérje belső peptidkötéseit. Hatása a leghatékonyabb az aromás aminosavakhoz (fenilalanin, tirozin) kapcsolódó peptidkötéseken. A prekurzor zimogénnel ellentétben a pepszin adaptív változásai 6-nál nagyobb pH-értékeknél a katalitikus aktivitás visszafordíthatatlan csökkenését eredményezik.
Irodalom
- BC Bryksa, Tanaka T., Yada RY. Az N-terminális módosítás növeli a pepszin semleges pH-stabilitását. Biokémia. 2003; 42: 13331-13338.
- Foltmann B, Pedreson VB. A savas proteázok primer szerkezetének és zimogének összehasonlítása. Exp. Med. Biol., 1977; 95: 3-22.
- Guyton A, J. terem (2006). Az orvosi élettan tankönyve. (11. kiadás). USA: Elsevier Saunders.
- Kasper D, Fauci A, Longo D, Braunwald E, Hauser S, Jameson J. (2005). Harrison, a belgyógyászat alapelvei. (16. kiadás). Mexikó: McGrawHill.
- Kitahara F, Shimazaki R, Sato T, Kojima Y, Morozumi A, Fujino MA. Súlyos atrofikus gastritis Helicobacter pylori fertőzéssel és gyomorrákkal. Gyomorrák. 1998; 1: 118-124.
- Lin Y, Fused M, Lin X, Hartsuck JA, Tang J. A pepszin, a Rhizopuspepsin és az aktív helyük hidrogénkötéseinek mutánsainak pH-függősége. J Biol chem. 1992; 267: 18413-18418.
- Mangeat P. Savas szekréció és membrán átrendeződés egyetlen gyomor parietális sejtben az elsődleges tenyészetben. Biológiai sejt. 1990; 69: 223-257.
- Prozialeck J, Wershil BK. (2017). A gyomor szekréciós funkciójának fejlesztése. Magzati és újszülött élettan (ötödik kiadás). 1. kötet, 881-888.
- Schubert ML. Gyomor szekréció. Jelenlegi vélemény Gastroent 2005; 21: 633-757.
- Sielecki AR, Fedorov AA, Boodhoo A, Andreeva NS, James MNG. A monoklinikus sertéspepsin molekuláris és kristályszerkezete 1,8 Å felbontással finomítva. J Mol Biol. 1990; 214: 143-170.
- Webb miniszter, Hengels KJ, Moller H, Newell DG, Palli D, JB elder. Az alacsony szérum pepsinogén A szint epidemiológiája és a gyomorrák arányának nemzetközi összefüggése. Gastroenterology. 1994; 107: 1335-1344.
- Wolfe MM, Soll AH. A gyomorsav-szekréció fiziológiája. N Engl. J. Med 1998; 319: 1707.