تفاوت اصلی بین آسپارتیل سیستئین و پروتئازهای سرین در گروه های عملکردی آنهاست که به عنوان باقی مانده های کاتالیزوری عمل می کنند. گروه عاملی که به عنوان بقایای کاتالیزوری آسپارتیل پروتئاز عمل می کند، یک گروه کربوکسیلیک اسید است، در حالی که در پروتئاز سیستئین، یک گروه تیول یا سولفیدریل به عنوان گروه عاملی در باقیمانده کاتالیزوری عمل می کند و در پروتئاز سرین، یک گروه هیدروکسیل یا یک الکل عمل می کند. به عنوان گروه عاملی در باقیمانده کاتالیزوری.
پروتئازها آنزیم هایی هستند که پروتئولیز را که تجزیه پروتئین ها به پلی پپتیدها یا اسیدهای آمینه کوچکتر است، کاتالیز می کنند. این فرآیند با شکستن پیوندهای پپتیدی درون پروتئین ها توسط فرآیند هیدرولیز صورت می گیرد.پروتئازها در بسیاری از عملکردهای بیولوژیکی مانند هضم پروتئین های بلعیده شده، کاتابولیسم پروتئین ها و سیگنال دهی سلولی نقش دارند. پروتئازها در تمام اشکال زندگی وجود دارند. آسپارتیل، سیستئین و سرین سه پروتئاز مهمی هستند که نقش کلیدی در موجودات زنده دارند.
آسپارتیل پروتئازها چیست؟
آسپارتیل پروتئازها نوعی آنزیم شکستن پروتئین هستند. آنها دو آسپارتات بسیار حفاظت شده در محل فعال دارند و در pH اسیدی به طور بهینه فعال هستند. این پروتئازها پیوندهای دی پپتیدی را که دارای بقایای آبگریز و همچنین گروه بتا متیلن هستند می شکافند. مکانیسم کاتالیزوری آسپارتیل پروتئاز یک مکانیسم اسید-باز است. این شامل هماهنگی یک مولکول آب با دو باقی مانده آسپارتات است. یک آسپارتات با حذف یک پروتون، مولکول آب را فعال می کند. این امر آب را قادر می‌سازد تا یک حمله هسته‌دوست به کربن کربونیل زیرلایه انجام دهد. در نتیجه، یک واسطه اکسانیون چهار وجهی تولید می کند که توسط پیوندهای هیدروژنی با باقی مانده آسپارتات دوم تثبیت می شود.بازآرایی این واسطه مسئول تقسیم پپتید به دو محصول پپتیدی است.
شکل 01: آسپارتیل پروتئاز
پنج ابرخانواده از پروتئازهای آسپارتیک وجود دارد: Clan AA که یک خانواده است، Clan AC که از خانواده پپتیداز سیگنالی II است، Clan AD که از خانواده presenilin است، Clan AE که از خانواده GPR اندوپپتیداز است، و Clan AF که یک خانواده Omptin است.
سیستئین پروتئازها چیست؟
سیستئین پروتئازها گروهی از آنزیم های هیدرولاز هستند که پروتئین ها را تجزیه می کنند. آنها یک مکانیسم کاتالیزوری را نشان می دهند که شامل یک سیستئین تیول نوکلئوفیلیک در یک سه گانه یا دوتایی کاتالیزوری است. مرحله اولیه در مکانیسم کاتالیزوری سیستئین پروتئازها، deprotonation است.گروه تیول در محل فعال آنزیم توسط یک اسید آمینه مجاور مانند هیستیدین که دارای یک زنجیره جانبی اساسی است، پروتونه می شود. مرحله بعدی حمله نوکلئوفیلیک توسط گوگرد آنیونی deprotonated سیستئین بر روی بستر است. در اینجا، قطعه سوبسترا با یک آمین آزاد می شود و باقی مانده هیستیدین در پروتئاز، فرم deprotonated آن را بازیابی می کند. این منجر به تشکیل واسطه تیواستر زیرلایه می شود که انتهای کربوکسی جدید را به سیستئین تیول پیوند می دهد. پیوند تیواستر هیدرولیز می شود تا نصفه اسید کربوکسیلیک را روی قطعه سوبسترای باقیمانده تولید کند.
شکل 02: سیستئین پروتئاز
پروتئازهای سیستئین نقش های متعددی در فیزیولوژی و رشد دارند.در گیاهان نقش مهمی در رشد، نمو، تجمع و بسیج پروتئین های ذخیره ای دارند. در انسان، آنها در پیری و آپوپتوز، پاسخ های ایمنی، پردازش پروهورمون، و بازسازی ماتریکس خارج سلولی برای رشد مخروط مهم هستند.
سرین پروتئازها چیست؟
پروتئازهای سرین نیز گروهی از آنزیم های پروتئولیتیک هستند که پیوندهای پپتیدی را در پروتئین ها می شکافند. سرین به عنوان اسید آمینه نوکلئوفیل در محل فعال آنزیم عمل می کند. اینها هم در یوکاریوت ها و هم در پروکاریوت ها وجود دارند. پروتئازهای سرین معمولاً توسط یک ساختار متمایز به دسته‌های مختلف تقسیم می‌شوند که شامل دو حوزه بتا بشکه‌ای است که در محل کاتالیزوری فعال و همچنین بر اساس ویژگی سوبسترای آنها همگرا می‌شوند. آنها شبیه تریپسین، کیموتریپسین مانند، ترومبین مانند، الاستاز مانند و سوبتیلیسین هستند.
شکل 03: پروتئاز سرین
پروتئازهای شبه تریپسین به دنبال یک اسید آمینه با بار مثبت مانند لیزین یا آرژنین، پیوندهای پپتیدی را می شکافند. آنها مخصوص باقی مانده های دارای بار منفی مانند اسید آسپارتیک یا اسید گلوتامیک هستند. پروتئازهای شبه کیموتریپسین بیشتر آبگریز هستند. ویژگی آنها با باقی مانده های آبگریز بزرگ مانند تیروزین، تریپتوفان و فنیل آلانین است. پروتئازهای شبه ترومبین شامل ترومبین، که یک پلاسمینوژن فعال کننده بافت است، و پلاسمین هستند. اینها به انعقاد خون و هضم و همچنین در پاتوفیزیولوژی در اختلالات نورودژنراتیو کمک می کنند. پروتئازهای شبه الاستاز، باقیمانده هایی مانند آلانین، گلیسین و والین را ترجیح می دهند. پروتئازهای شبه سوبتیلیسین شامل سرین در پروکاریوت ها می شود. این یک مکانیسم کاتالیزوری مشترک دارد که از یک سه گانه کاتالیزوری برای ایجاد یک سرین نوکلئوفیل استفاده می کند. تنظیم فعالیت پروتئاز سرین نیاز به فعال سازی اولیه پروتئاز و ترشح مهارکننده ها دارد.
شباهت‌های بین آسپارتیل سیستئین و سرین پروتئازها چیست؟
- آسپارتیل، سیستئین و پروتئازهای سرین تجزیه پروتئین ها را با شکست پیوندهای پپتیدی کاتالیز می کنند.
- مکانیسم ها در جایی که بقایای محل فعال به پیوندهای پپتیدی حمله می کنند و باعث شکستن آن می شوند مشابه هستند.
- همه حاوی هسته دوست هستند.
- همه آنها پروتئین هستند.
تفاوت بین آسپارتیل سیستئین و پروتئازهای سرین چیست؟
تفاوت کلیدی بین آسپارتیل سیستئین و پروتئازهای سرین به گروه عملکردی آنها بستگی دارد که به عنوان باقی مانده های کاتالیزوری عمل می کند. در آسپارتیل پروتئاز، یک گروه کربوکسیلیک اسید به عنوان گروه عاملی عمل می کند، در حالی که در سیستئین پروتئاز، یک گروه تیول یا سولفیدریل به عنوان گروه عاملی عمل می کند، و در پروتئاز سرین، یک گروه هیدروکسیل یا یک الکل به عنوان گروه عاملی عمل می کند..
آسپارتیل پروتئازها دارای یک محل فعال آسپارتات هستند، در حالی که پروتئازهای سیستئین دارای یک محل فعال سیستئین هستند.باقیمانده محل فعال سرین پروتئاز یک گروه هیدروکسیل است. بنابراین، این نیز تفاوت دیگری بین آسپارتیل سیستئین و پروتئازهای سرین است. برخلاف پروتئازهای سرین و سیستئین، پروتئازهای آسپارتیل یک واسطه کووالانسی در طول فرآیند شکاف تشکیل نمی دهند. بنابراین، پروتئولیز در یک مرحله برای پروتئازهای آسپارتیل اتفاق می‌افتد.
اینفوگرافیک زیر تفاوت بین آسپارتیل سیستئین و پروتئازهای سرین را به شکل جدولی برای مقایسه کنار هم نشان می دهد.
خلاصه - آسپارتیل سیستئین در مقابل پروتئازهای سرین
پروتئازها آنزیم هایی هستند که تجزیه پروتئین ها را به پلی پپتیدها یا اسیدهای آمینه کوچکتر کاتالیز می کنند. تفاوت اصلی بین آسپارتیل سیستئین و پروتئازهای سرین در گروه عملکردی است که به عنوان باقیمانده کاتالیزوری آنها عمل می کند. یک گروه کربوکسیلیک اسید به عنوان گروه عاملی در آسپارتیل پروتئاز عمل می کند، در حالی که یک گروه تیول یا سولفیدریل به عنوان گروه عاملی در سیستئین پروتئاز عمل می کند. یک گروه هیدروکسیل یا یک الکل به عنوان گروه عاملی در سرین پروتئاز عمل می کند.
