Белки. Переваривание и всасывание белков, страница 5

Протеазы сока поджелудочной железы секретируются в неактивной форме и подвергаются  координированному  активированию, инициатором которого является кишечный фермент  энтеропептидаза  (энтерокиназа), активность которого в свою очередь повышается при попадании панкреатического сока в двенадцатиперстную кишку. Энтеропептидаза содержит 41 % углеводов, что способствует, по-видимому, защите самого фермента от гидролиза. Энтеропептидаза  является структурным  белком мембраны энтероцитов (щеточной каемки) и катализирует превращение трипсиногена в трипсин,  запуская каскад протеолитических превращений и активирование  всех панкреатических проферментов.

Трипсиноген представляет одноцепочечную молекулу и под действием энтеропептидазы теряет 6 аминокислот (гексапептид) на N концевом участке молекулы.(Вал-(Асп)4-Лиз) превращаясь в активную форму трипсин. Образующиеся молекулы трипсина могут катализировать активирование трипсиногена (аутокатализ) , участвовать в переваривании белков и  активировать другие  неактивные протеазы поджелудочной железы и кишечника химотрипсина, эластазы, карбоксипептидаз А и В. Врожденная недостаточность энтеропептидазы приводит к тяжелой белковой недостаточности.

 Каждая из протеаз, образующихся в кишечнике обладает специфичностью к определенным пептидным связям в белках. Продукт действия одного фермента может использоваться как субстрат для другого фермента. Специфичность в действии протеиназ обеспечивает взаимодополняющий  эффект их  действия на белки. Продуктами переваривания белков в желудочно-кишечном тракте является смесь из аминокислот, и олигопептидов (35% — нейтральные и основные аминокислоты, 65% аминокислот остаются в составе олигопептидов)

Специфичность отдельных протеиназ поджелудочной железы и кишечника

Эндопептидазы

Трипсин

гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами основных аминокислот - лиз и арг.

Химотрисин

гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами ароматических аминокислот ( фен, тир, три).

Эластаза

гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами маленьких алифатичеких аминокислот (гли, ала, сер).

Экзопептидазы

Карбоксипептидаза А

отщепляет нейтральные аминокислоты от С конца пептидов.

Карбоксипептидаза В.

отщепляет основные аминокислоты от С конца пептидов

Пристеночное пищеварение олигопептидов завершает процесс гидролиза белков в кишечнике.

Олигопептиды, образованные в процессе гидролиза белков в просвете кишечника, в дальнейшем гидролизуются специфическими олигопептидазами (экзопептидазы, дипептидазы), локализованными в мембранах щеточной каемки энтероцитов.  Эти ферменты являются гликопротеинами, углеводная часть молекулы обеспечивает ориентацию активных центров в просвет кишечника. Конечные продукты пристеночного пищеварения — свободные аминокислоты, ди- и трипептиды.

Потенциальная опасность освобождения в поджелудочную железу малого количества трипсина очевидна: отмеченная выше цепная реакция произвела бы активные ферменты, которые могли переварить поджелудочную железу. Не удивительно, что поджелудочная железа обычно содержит ингибитор трипсина.

Объемы внутриклеточного протеолиза в несколько раз превышают объемы протеолиза в желудочно-кишечном тракте

Если механизмы переваривания белков в желудочно-кишечном тракте, описанные выше, достаточно подробно изучены и их исследование получило прямой выход в медицинскую практику, то о механизмах внутриклеточного протеолиза, занимающих по объему значительно большее место в обмене белков, известно мало. Наиболее хорошо в этих процессах известна роль лизосом и в последнее время много внимания уделяется АТФ-зависимым процессам протеолиза в цитозоле.

Аутофагия - процесс разрушения отработанных частей самой клетки. На электронных микрофотографиях нормальных клеток можно увидеть лизосомы, содержащие  митохондрии и секреторные пузырьки. Отработанные органеллы могут быть утилизированы в лизосомах. Процесс деградации начинается с окружения органеллы мембранами, происходящими из ЭР, в результате чего образуется аутофагосома

В случае эндоцитоза и аутофагии захваченные в мембранные пузырьки  белковые молекулы, после слияния с лизосомами, подвергаются протеолизу с участием лизосомальных протеолитических ферментов – катепсинов. Катепсины обозначаются заглавными латинскими буквами и являются протеазами одного из указанных выше классов протеаз.

Подобно фосфорилированию белков, изменяющему свойства белковой молекулы, в цитозоле  происходит, зависимое от АТФ, соединение белков, подлежащих протеолизу, со специальным белком – убиквитином.

Убиквитин- небольшой белок, состоящий из 76 аминокислот,  формирует плотно упакованную глобулу, с выступающим  в окружающую среду С-концевым участком. Убиквитинилирование протекает в несколько этапов:

1. Убиквитин  вначале  активируется убиквитин активирующим ферментом, E1

2. Убиквитин переносится на остаток цистеина убиквитин коньюгирующего фермента , E2

3. Молекулы убиквитина переносятся на остатки лизина белков, предназначенных для распада. В ряде случаев для соединения с белком-мишенью необходимо участие вспомогательного белка,  обеспечивающего узнавание белков, подлежащих гидролизу.

C-концевой остаток  убиквитина связывается  пептидной связью с аминогруппой боковой цепи лизина в белке-мишени. Это вызывает  ковалентную модификацию структуры  белка мишени (подобно фосфорилированию), что  может изменять функцию этого белка. К одной молекуле  может быть присоединено несколько молекул убиквитина с образованием  полиубиквитина. Это может служить сигналом для переноса  белка-мишени на большую.

Предполагается также, что убиквитинилирование подобно фосфорилированию может быть механизмом  универсальной модификации белковых молекул.

Апикальную и базолатеральную мембраны энтероцитов аминокислоты проходят разными механизмами.