πρωτεάσες

Πρωτεάσες : τα ένζυμα τα οποία υδρολύουν πρωτεΐνες ή πεπτίδια.

• εξωπεπτιδάσες και• ενδοπεπτιδάσες Συντίθενται συνήθως με τη

μορφή ανενεργού ζυμογόνου.

Η ενεργοποίηση του ζυμογόνου σε ενεργό ένζυμο είναι μια διαδικασία που περιλαμβάνει μια ομοιοπολική μη αντιστρεπτή τροποποίηση, συνήθως υδρόλυση σε ένα ή περισσότερα σημεία της πολυπεπτιδικής αλυσίδας

• εξωπεπτιδάσες υδρολύουν πεπτιδικούς δεσμούς ένα προς ένα από το τέλος του μορίου

• ενδοπεπτιδάσες δρουν σε διάφορα σημεία της αλληλουχίας των αμινοξέων του πολυπεπτιδικού υποστρώματος

Διάκρισηοι πρωτεάσες σερίνης, οι μεταλλοπρωτεάσες, οι πρωτεάσες κυστεϊνης και οι πρωτεάσες ασπαρτικού οξέος

ΣερινοπρωτεάσεςΟνομάζονται έτσι από το πυρηνόφιλο

κομμάτι Ser (Σερίνης) της «καταλυτικής τριάδας» Asp102-His57-Ser195 που υπάρχει στο ενεργό κέντρο

Ο ρόλος τους:συντονίζουν την πέψη, την ανοσοαπόκριση,

την πήξη του αίματος και την αναπαραγωγή

Μηχανισμός δράσης σερινοπρωτεασών

α) Η σερίνη και η ιστιδίνη ενώνονται με δεσμό υδρογόνου. Η ιστιδίνη έλκει το πρωτόνιο της σερίνης η οποία αποκτά ισχυρά πυρηνόφιλο χαρακτήρα.β) Σχηματίζεται ένα σύμπλοκο ενζύμου - υποστρώματος. Η προσβολή γίνεται στον άνθρακα του καρβονυλίου του πεπτιδικού δεσμού.γ) Γίνεται πυρηνόφιλη υποκατάσταση με σχηματισμό ενός εστερικού δεσμού στη σερίνη και σύγχρονη απελευθέρωση μιας πρωτοταγούς αμίνης που προσλαμβάνει ένα πρωτόνιο από την ιστιδίνη. Σχηματίζεται ακυλο-ένζυμο, προσωρινή ομοιοπολική τροποποίηση του ενζύμου.δ) Η επίδραση ενός μορίου νερού διασπά τον εστερικό δεσμό και το ένζυμο επιστρέφει στην αρχική του μορφή

Gly193 & Ser 195 εμπλέκονται στον σχηματισμό της «οπής του οξυανιόντος»

Τα αμινοξέα δρούν υποστηρικτικά στο σχηματισμό του ενδιαμέσου , με δεσμούς υδρογόνου.

Οι σερινοπρωτεάσες μπορούν να δράσουν μέσω των αντιδράσεων ακυλίωσης και των αντιδράσεων αποακυλίωσης.

Οι σερινοπρωτεάσες μπορούν να δράσουν μέσω των αντιδράσεων ακυλίωσης και των αντιδράσεων αποακυλίωσης

Αντιπρόσωποι οικογένειας Σερινοπρωτεασών

Χυμοτρυψίνη. Τρυψίνη, ένζυμα πήξης του αίματος (θρομβίνη, Παράγοντας Xa), πλασμίνη, παγκρεατική ελαστάση, ενεργοποιητές συμπληρώματος, χυμάση, τρυπτάση, καθεψίνη G, πρωτεάση Ε, λευκοκυτταρική ελαστάση, Strepromyces griseus ενδοπεπτιδάσες Α και Β, Staphylococcus V8 ενδοπεπτιδάση κλπ.

Σουμπτιλισίνη. Θερμιτάση, πρωτεϊνάση Κ, Bacillus ελαστάση, πρωτεϊνάση Β από ζύμη, τριπεπτιδυλ-πεπτιδάση II, Lactococcus πρωτεϊνάση κυτταρικού φακέλλου κλπ.

Προπυλ-ενδοπεπτιδάσηΣύμπλεγμα πολυκυτταρικής πρωτεϊνάσης

(Πρωτεόσωμα)E. coli πρωτεάση IV, E.coli πρωτεάση VIIΕνδοπεπτιδάση Ti, Ενδοπεπτιδάση La

Θρομβίνη Η θρομβίνη είναι παράγωγο της διάσπασης της προθρομβίνης και έχει μοριακό βάρος περίπου 33700

Διαδικασία του μηχανισμού της πήξηςΜετατροπή της Προθρομβίνης σε θρομβίνηΗ Μετατροπή του Ινωδογόνου σε Ινώδες Σχηματισμός του θρόμβουΕπίδραση της θρομβίνης στο ινωδογόνο για

το σχηματισμό ινώδουςΕπέκταση του φαινομένου του σχηματισμού

θρόμβου

Είναι το ένζυμο– κλειδί, το οποίο δρα πρωτεολυτικά & εμπλέκεται στη διαδικασία σχηματισμού θρόμβου.

Μετατρέπει το ινωδογόνο σε ινώδες, αλλά συμμετέχει και σε μια άλλη σειρά φυσιολογικών και παθοφυσιολογικών διαδικασιών:

όπως στην πήξη του αίματος, στη φλεγμονή, στις διαδικασίες επιδιόρθωσης ιστών, στην αθηρογένεση, στην καρκινογένεση και την ασθένεια του Alzheimer

Η αιμόσταση είναι η παρακώλυση της απώλειας αίματος & επιτυγχάνεταιΜε σύσπαση του αγγείου,Τον σχηματισμό αιμοπεταλικού θρόμβου,την πήξη του αίματος καιτην ανάπτυξη ινώδους ιστού μέσα στο

θρόμβο του αίματος για τη μόνιμη απόφραξη της ρήξης του αγγείου

Θρομβίνη και φλεγμονή

Η θρομβίνη διεγείρει τα κύτταρα που εμπλέκονται στη διαδικασία της φλεγμονής και της επιδιόρθωσης των ιστών & εμπλέκουν την ενεργοποίηση του PAR1. Αποτελεί παράγοντα αύξησης της διαπερατότητας του ενδοθηλίου του αγγείου και της χημειοταξίας των κυττάρων

Η θρομβίνη παρουσιάζει 3 περιοχές σύνδεσης στις οποίες προσδένονται οι αναστολείς.1) Μια στενή περιοχή (2 β-barrel υπομονάδες) στην οποία προσδένονται τα πεπτιδικά υποστρώματα, η περιοχή της καταλυτικής τριάδας για την οποία υπάρχουν στερεοχημικές απαιτήσεις2) Δύο εξωτερικές περιοχές πρόσδεσης (exosites)

Exosite 1 ενώνεται με το ινώδες-αποτελεί το ανιονικό κέντροExosite 2 ενώνεται με ηπαρίνη

S1 κόκκινο LS2 πράσινο L

S4 μπλε L

Σημεία πρόσδεσης του αναστολέα με τις S1, S2 & S4 περιοχές (pockets)

S1 –υδρόφοβη περιέχει ασπαρτικό οξύ και αναγνωρίζει το βασικό άκροS2 έχει βρόγχο (τρυπτοφάνη) που φράζει την λιπόφιλη περιοχή- αναγνωρίζει υδρόφοβες αλειφατικές μεγάλες αλυσίδεςS3 επίπεδηS4 λιπόφιλη περιοχή

Oι «πλευρές» (αμινοξέα) που αναγνωρίζουν το υπόστρωμα:Οι υποπεριοχές πρόσδεσης που βρίσκονται αριστερά και δεξιά του δεσμού που διασπάται: S1-Sn (ένζυμο Ν-τελικό) P1-Pn (υπόστρωμα Ν-τελικό)S1’- Sn’ (ένζυμο C-τελικό) P1’-Pn’ (υπόστρωμα C-τελικό)

Oι ser-πρωτεάσες ταξινομούνται ανάλογα με το P1:Lys ή Arg που είναι κατιονικά φορτισμένο

Υδρολύει δηλαδή πεπτιδικούς δεσμούς στους οποίους η CO προέρχεται από αυτά τα αμινοξέα

Συσχετίσεις της δομής με την δράσηΤο καταλυτικό κέντρο βρίσκεται στο βάθος της λιπόφιλης

σχισμής και οι λιπόφιλες αλληλεπιδράσεις με τα τοιχώματα καθυστερούν την προσέγγιση στο κατιονικό κέντρο

Κρυσταλλογραφική μελέτη έδειξε την παρουσία δυο λιπόφιλων περιοχών στον βρόγχο Tyr-Pr-Trp (μοναδικού για την θρομβίνη) με τις οποίες συνδέονται οι αντίστοιχες λιπόφιλες ομάδες των αναστολέων.

Στην υδρόφοβη περιοχή (σχισμή) του καταλυτικού κέντρου ο αναστολέας συνδέεται υδρόφοβα μέσω της βασικής ομάδας (πιπεριδιδιου- ή πιπεριζιδίου) και υδρόφοβα μέσω των αρυλο-ομάδων.

Η βασική αλυσίδα του αμινοξέος προσανατολίζεται στο άνοιγμα που σχηματίζει το οξυανιόν ώστε να συζευχθεί με την καρβονυλική ομάδα

Οι υποκαταστάτες του αρυλίου δεν αλληλεπιδρούν με την επιφάνεια του ενζύμου

1. Φυσικής προέλευσης αναστολείς της θρομβίνης κυκλικά πεπτίδια από το θαλάσσιο

σφουγγάρι Theonella swihnoeiΤριαμπίνη (Triabin), μια μικρή πρωτεΐνη,

αποτελούμενη από 142 αμινοξέα, από το Triatoma pallidipenis

Bothrojaracin, από το δηλητήριο του Bothrops jararaca

Rhodniim, από το θανατηφόρο ζωύφιο Rhodnius prolixus

2. Πεπτιδικοί αναστολείς-Διδύναμοι Hirudin είναι ένας ειδικός αναστολέας της

θρομβίνης από τους σιελογόνους αδένες της βδέλλας Hirudo officinalis, είναι μονόκλωνη πολυπεπτιδική πρωτεϊνη από 65 αμινοξέα

Hirulog, συνθετικό πεπτίδιο από 20 αμινοξέα.

H-D-Phe-Pro-Arg-Pro-(Gly)4-Asn-Gly-Asp-Phe-Glu-Glu-Iie-Pro-Glu-Glu-Tyr-Leu-OH

To Hirulog αντιδρά με τη θρομβίνη διττά: με το όξινο άκρο, ανάλογα του Hirudin και με το αμινο-τελικό άκρο στο ενεργό κέντρο του ενζύμου.

Οι αναστολείς της θρομβίνης DTIs: η ανάπτυξη τους στόχευσε στην αντικατάσταση της ηπαρίνης & βαρβαρίνης λόγω των ανεπιθυμήτων ενεργειών τουςΑνενεργοποιούν

τόσο την ελεύθερη θρομβίνη όσο και την συζευγμένη με το ινώδες

Χρησιμοποιούνται για να προστατεύσουν από την αρτηριακή και φλεβική θρόμβωση

Ιδιαίτερα από την εν βάθει φλεβική θρόμβωση και τα εμφράγματα

Direct thrombin Inhibitors

Μηχανισμός δράσης των απευθείας δρώντων αναστολέων DTIs

Διδύναμοι:Δεσμεύουν

ταυτόχρονα το ενεργό κέντρο και την exosite 1

είναι συναγωνιστικοί τoυ ινώδους

ΜονοδύναμοιΔεσμεύουν μόνο το

ενεργό κέντροΜπορούν να

αναστέλλουν τόσο την ελεύθερη όσο και την συζευγμένη με το ινώδες θρομβίνη

Πεπτιδικοί αναστολείς-Διδύναμοι

Σήμερα αποτελούν προϊόντα βιοτεχνολογίας (ανασυνδυασμένης yeast)

Xoρηγούνται παρεντερικάLepirudindesirudin

3. Συνθετικοί Αναστολείς-Μονοδύναμοι

Μη ομοιοπολικοί Αναστολείς

Argatroban συνθετικό ανάλογο της αργινίνης και συναγωνιστικός αναστολέας της θρομβίνης.

Η ιδιαιτερότητα του έγκειται στο γεγονός ότι περιλαμβάνει μόνο δύο αμινοξέα

Σύνθεση του Argatroban

ΝΑΡΑΡ

4. Τριπεπτιδικοί μη ομοιοπολικοί αναστολείς,inogatran & melagatran

αποτελούνται από τρία μέρη που συνδέονται στις ενεργές θέσεις “sites” S1-S3. Συνήθως περιλαμβάνουν μια βασική αμινική ομάδα στη θέση που ενώνεται στο Asp189 και δεν αντιδρά δίνοντας ομοιοπολικό δεσμό με το ενεργό κομμάτι της ομάδας της σερίνης

HOOCHN

N

O

O HN

NH2

NH

Σύνθεση του inogatran

O

ON

ZO

OH

A

NH

O

NH N

H

NZ

NHZ

B

N

O

NH N

H

NZ

NHZ

OHN

O

OH+inogatran

5. Αναστολείς «ενεργού περιοχής»Δρουν είτε με τη «μέθοδο σύνδεσης με το

υπόστρωμα» είτε με τη «μέθοδο της σύνδεσης δύο διαφορετικών αναστολέων» με σκοπό να επιτευχθεί ακριβής, συναγωνιστική και αναστρέψιμη αναστολή της θρομβίνης

Προφάρμακα –Ximelegatran, AstraZeneca- melagatran

Dabigatran etexilate, Boehringer προφάρμακο

Η μόνη εναλλακτική έναντι των ανταγωνιστών της βιταμίνης Κ

6. Αντιστρεπτοί αναστολείς της μεταβατικής κατάστασης

Xαρακτηρίζονται από ενώσεις που αντιδρούν ομοιοπολικά με το ενεργό κέντρο της Ser-195.

Αυτοί οι αναστολείς επιδεικνύουν χαμηλή εκλεκτικότητα

Συνδέονται με αντιστρεπτό τρόπο