Pepsinogene, Progastricsine und Prochymosine: Struktur, Funktion, Evolution und Entwicklung

Fünf Arten von Zymogenen von Pepsinen, Magenverdauungsproteinasen, sind bekannt: Pepsinogene A, B und F, Progastricsin und Prochymosin. Die Aminosäure- und/oder Nukleotidsequenzen von mehr als 50 anderen Pepsinogenen als Pepsinogen B wurden bisher bestimmt. Phylogenetische Analysen, die auf diesen Sequenzen basieren, zeigen, dass Progastricsin zuerst divergierte, gefolgt von Prochymosin, und dass Pepsinogene A und F am engsten verwandt sind. Tertiärstrukturen, die durch Röntgenkristallographie geklärt werden, sind üblicherweise bilobal mit einer großen Spalte des aktiven Zentrums zwischen den Lappen. Zwei Aspartate in der Mitte der Spalte, Asp32 und Asp215, fungieren als katalytische Reste, und somit werden Pepsinogene als Asparaginproteinasen klassifiziert. Die Umwandlung von Pepsinogenen in Pepsine erfolgt autokatalytisch bei saurem pH-Wert über zwei verschiedene Wege, einen einstufigen Weg zur direkten Freisetzung des intakten Aktivierungssegments und einen schrittweisen Weg durch ein Pseudopepsin (e). Die Spalte des aktiven Zentrums ist groß genug, um mindestens sieben Reste eines Substrats aufzunehmen, wodurch S4 bis S3 ‚-Subsites gebildet werden. Bevorzugt sind hydrophobe und aromatische Aminosäuren an den Positionen P1 und P1‘. Wechselwirkungen an zusätzlichen Subsiten sind in einigen Fällen wichtig, beispielsweise bei der Spaltung von κ-Casein durch Chymosin. Zwei potente natürlich vorkommende Inhibitoren sind bekannt: Pepstatin, ein Pentapeptid aus Streptomyces, und ein einzigartiger proteinöser Inhibitor aus Ascaris. Pepsinogengene umfassen neun Exons und können mehrfach sein, insbesondere für Pepsinogen A. Letzteres und Progastricsin überwiegen bei erwachsenen Tieren, während Pepsinogen F und Prochymosin die Hauptformen beim Fötus / Säugling sind. Der Wechsel der Genexpression von fetalen / Säuglings- zu Erwachsenen-Pepsinogenen während der postnatalen Entwicklung ist bemerkenswert, da er durch mehrere Faktoren, einschließlich Steroidhormonen, reguliert wird.

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