Pepsinogen הוא אַב תַסָס של פפסין, A אנזימי hydrolytic עיקרי אחראים לביצוע העיכול של חלבונים בבטן היונקת. זימוגנים או פרואנזימים הם מבשרי אנזים לא פעילים, כלומר הם אינם מסוגלים לזרז את התגובות שמתבצעות על ידי צורותיהם הפעילות.
הפעלתו תלויה בשינויים במבנה התלת מימדי של החלבון המולידים היווצרות אתר פעיל פונקציונלי. שינויים אלה, ברוב המקרים, חופפים לפירוק הפרוטאוליטי של קטע של החלבון.
מבנה תלת ממדי של פפסין, הצורה הפעילה הקטליטית של פפסינוגן. מאת ג'ווהאר סוומינתן וצוות MSD במכון האירופי לביואינפורמטיקה, מ- Wikimedia Commons
לפיכך על פפסינוגן לעבור שינויים מבניים בכדי לרכוש את הפעילות הנדרשת בפפטידאז ולהעדיף את עיכול החלבונים בקיבה, לאחר בליעת מזון.
מִבְנֶה
פפסינוגן הוא חלבון של חומצה אמינית 371 השייכת למשפחה הגדולה של חלבוניאזז אספרטיים, המאופיינת בכך שיש בו שאריות חומצה אספרטית במרכז הפעיל שלה.
המבנה הרבעוני שלו נקבע לראשונה עבור החלבון שבא לידי ביטוי בחזירים בטכניקת הקריסטלוגרפיה של הרנטגן, והתוצאה דומה לזו שהציגה הצורה הבוגרת או הפעילה של החלבון, פפסין.
לפיכך, ההבדל היחיד שנמצא הוא נוכחות בפפסינוגן של פפטיד של 44 חומצות אמינו המתקפל מעל שסע האתר הפעיל. במצב זה, זה מעכב את האינטראקציה של פרוטאז זה עם החלבונים להידרדר.
פפטיד זה שייקצר כדי להצמיח את האנזים הפעיל, ממוקם בקצה האמיני של החלבון.
מכיוון שהוא מתפקד רק כתקע, חוסר היכולת של פפסינוגן להשפיל חלבונים אינו נובע מעיוותים מבניים של המרכז הפעיל. נהפוך הוא, הוא נשאר עם אותה קונפורמציה בשתי צורות האנזים.
במובן זה, ראוי לציין כי מבנה הגביש של פפסינוגן מהווה מודל משוער למבנה של זימוגנים אחרים השייכים למשפחה הגדולה של חלבוניאזז אספרטיים.
מאפיינים
בתחילת החיים, פפסין (צורה פעילה של פפסינוגן) חשוב לעיכול החלב. בהמשך, תפקידו לפרק חלבונים תזונתיים למרכיביהם (חומצות אמינו) על מנת להקל על ספיגתם הקלה.
סינתזה והפרשה
הפפסינוגן מסונתז על ידי התאים העיקריים והתאים הפונדיים של רירית הקיבה. לאחר מכן, הוא מאוחסן בשלפוחית הפרשה שנשארת בציטופלזמה של תאים אלה עד לשחרורם.
לכן הפרשת זימוגן זה הוא תהליך שמווסת. שחרורו מהשלפוחית, השוהה בציטוזול באמצעות אקסוציטוזיס, מחייב גירויים הורמונליים ועצבניים. רמות מוגברות של אנזימי הקיבה הפרשה וגסטרין, כמו גם אצטילכולין, כולציסטוקינין, גורם גדילה לאפידרמיס ותחמוצת החנקן מעוררים את הסינתזה וההפרשה שלהם.
בנוסף, ניסויים שנערכו עם תאי AtT20, קו תאים הנפוץ במחקר מסלולי הפרשה אצל יונקים, הראו כי עלייה ב- AMP מחזורי מסוגלת גם לגרום להפרשה כאמור.
בנוסף להפרשת הקיבה הרגילה שלה, התגלה כמות נמוכה יחסית של פפסינוגן הן בדם והן בשתן, וזו הסיבה שהיא נקראה אורופפסינוגן.
מקורו של האורופפסינוגן, כמו גם התפקיד שהוא יכול למלא בשני המיקומים, אינו מוגדר. עם זאת, היעדרו בחולים שקיבתם הוסרה לחלוטין, מעידה ככל הנראה כי מקורו גם הוא בבטן.
סוגים
עד כה תוארו שני סוגים עיקריים של פפסינוגן: פפסינוגן I ופפינוגן II. שני הסוגים אינם מראים הבדלים בפעילותם הקטליטית והם מופעלים גם על ידי הידרוליזה פרוטאוליטית תלויה בחומצה כלורית.
פפסינוגן I מסונתז ומופרש הן על ידי התאים העיקריים והן על ידי התאים הפונדיים של רירית הקיבה. לפיכך, הפרשתו פוחתת בחולים עם דלקת קיבה אטרופית כרונית, מחלת קיבה המאופיינת בהיעלמות מוחלטת של בלוטות הקיבה.
שלא כמו האחרון, פפסינוגן II (PGII) מסונתז על ידי כמעט כל התאים שהם חלק מרירית הקיבה, אך באופן בולט יותר על ידי אלה של הרירית האנטרית ואלה המרכיבים את בלוטות הברונר הקיימות בתריסריון. .
בחולים עם דלקת קיבה אטרופית כרונית, סוג זה של פפסינוגן מפצה על הירידה בהפרשת הפפסינוגן I.
קיומם של שני סוגים אלה של פפסינוגן, המבדילים רק על ידי הפרשתם על ידי תאים שונים, עשוי להראות מיותר. עם זאת יתכן וזו התאמה אבולוציונית להבטיח סינתזת פפסין בכל הצורך.
הַפעָלָה
פפסינוגן רוכש פעילות קטליטית כאשר הוא הופך לפפצין, תוצר של חיסול 44 הפפטיד של חומצת האמינו שנמצא בחלל האתר הפעיל.
תפקודו האופטימלי תלוי בערכי pH נמוכים בטווח של 1.5 עד 2. בתנאים פיזיולוגיים, ערכים אלה נשמרים על ידי הפרשת חומצה הידרוכלורית בתעלות התוך תאיות.
עיכול חומצה בגובה הקיבה אינו מתרחש אצל כל בעלי החיים, דוגמה לכך היא חרקים, חסרי פפסינוגן. עם זאת, חוליות בעלי בטן אכן פועלות בפפטית.
פפסינוגן, המאוחסן בשלפוחית ההפרשה של התאים העיקריים, משתחרר לצינור הקיבה במידת הצורך. ברגע שהוא מגיע לומן הקיבה, הוא מומר לפפסין מהסביבה החומצית ומופעל על ידי יותר מולקולות פפסינוגן.
על ידי פעולה של סיבי העצב המהותיים והגירוי הנרתיק החיצוני, מגרים ייצור פפסינוגן, כמו גם זה של HCl, גסטרין והיסטמין. מצד שני, היסטמין וגסטרין מעוררים תאים פריאטליים להפרשת HCl.
פפסין, כמו כל האנדופפטידאז, פועל על קשרים ספציפיים בין חומצות אמינו בחלבונים ליצירת פפטידים קטנים יותר.
במילים אחרות; הידרוליזה של קשרי הפפטיד הפנימיים של חלבון. פעולתו יעילה ביותר על קשרי הפפטיד הקרובים לחומצות אמיניות ארומטיות (פנילאלנין, טירוזין). שלא כמו זימוגן מבשרו, שינויים אדפטיביים של פפסין בערכי pH מעל 6 מייצרים ירידות בלתי הפיכות בפעילות הקטליטית.
הפניות
- Bryksa BC, Tanaka T, Yada RY. שינוי מסוף N מגביר את היציבות ניטרלי pH של פפסין. בִּיוֹכִימִיָה. 2003; 42: 13331-13338.
- פולטמן ב ', Pedreson VB. השוואה בין המבנים הראשוניים של פרוטאזות חומציות והזימוגנים שלהם. Adv Exp Med Biol. 1977; 95: 3-22.
- גיאטון א ', הול ג'יי (2006). ספר לימוד לפיזיולוגיה רפואית. (מהדורה 11). ארה"ב: Elsevier Saunders.
- קספר ד, פאוסי א, לונגו ד, בראונוולד אי, האוזר ס, ג'יימסון ג'יי (2005). הריסון, עקרונות הרפואה הפנימית. (מהדורה 16). מקסיקו: מקגרווה.
- קיטרהארה F, שימזאקי R, סאטו טי, קוג'ימה Y, מורוזומי A, פוג'ינו מ.א. דלקת קיבה אטרופית קשה עם זיהום הליקובקטר פילורי וסרטן קיבה. סרטן הקיבה. 1998; 1: 118-124.
- לין Y, Fused M, Lin X, Hartsuck JA, Tang J. תלות בחומציות pH של פרמטרים קינטיים של פפסין, Rhizopuspepsin ומוטציות שלהם קשורות מימן פעיל. J Biol chem. 1992; 267: 18413-18418.
- Mangeat P. הפרשת חומצה וארגון מחדש של הממברנה בתא parietal קיבה יחיד בתרבות ראשונית. תא ביולוגיה. 1990; 69: 223-257.
- פרוזיאק ג'ק, ורשיל ב.ק. (2017). התפתחות של תפקוד הפרשת הקיבה. פיזיולוגיה עוברית וילודים (מהדורה חמישית). כרך 1, עמ '881-888.
- שוברט מ.ל. הפרשת קיבה. הנוכחי Opin Gastroent 2005; 21: 633-757.
- Sielecki AR, Fedorov AA, Boodhoo A, Andreeva NS, James MNG. המבנים המולקולריים והגבישיים של פפסין מונוקליני חרסוני מעודן ברזולוציה של 1.8 Å. J Mol Biol. 1990; 214: 143-170.
- ווב ראש הממשלה, Hengels KJ, Moller H, Newell DG, Palli D, Elder JB. האפידמיולוגיה של רמות פפסינוגן A בסרום נמוכות וקשר בינלאומי עם שיעורי סרטן הקיבה. גסטרואנטרולוגיה. 1994; 107: 1335-1344.
- וולף מ.מ., Soll AH. הפיזיולוגיה של הפרשת חומצת קיבה. N Engl J Med 1998; 319: 1707.