키모파핀

Chymopapain
키모파핀
1yal.jpg
키모파핀의 구조
식별자
EC 번호3.4.22.6
CAS 번호.2593837
데이터베이스
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PDB 구조RCSB PDB PDBe PDBsum

키모파핀(EC 3.4.22.6, 키모파핀 A, 키모파핀 B, 키모파핀 S, 브랜드명 Chymodiactin)은 파파야 라텍스(Carica papaya)에서 분리된 단백질 분해 효소다.PLCP(Papain like protease) 그룹에 속하는 시스틴 프로테아제다.[1]그것의 단백질성 활동 때문에, 그것은 비수술적인 방법에 의한 척추의 허리 디스크의 치료와 같은 일부 절차에서 사용되는 체핵분자 과정에서의 주요 분자다.[2]

구조

일차구조

키모파핀의 지모겐은 총 352개의 잔류물로 구성되어 있으며, 무게는 약 23.78kDa이다.[3]전구체의 사슬 안에서 세 개의 다른 지역을 구별할 수 있다.[4]

  • 처음 18개의 아미노산아키드는 골지 기구에 의해 분류될 때 세포 내부의 키모파핀의 최종 목적지를 표시함으로써 분류신호 역할을 한다.[4]비록 이 최종 목적지가 아직 완전히 연구되지는 않았지만, 다른 PLCP는 라이소솜과 다른 산성화된 베실체에 포함되어 있고 키모파핀도 이 같은 베실체 안에 있는 것으로 생각된다.[1][5]키모파핀은 세포 밖에서도 분비되는 것으로 알려져 있다.[6]
  • 두 번째 부위는 잔류물 19부터 134까지로 구성되며, 키모파핀이 세포 내부의 최종 목적지에 도달하면 활성화 시 제거되는 프로펠러피드에 부합한다.[4]이 부위는 단백질을 내소성 망막에서 적절하게 접을 수 있도록 하고, 기질에 따라 최적의 pH가 3.5~10으로 달라지기 때문에 서로 다른 산도 조건에서 체인을 안정시킬 수 있다.[7]따라서 낮은 pH 조건에서 작업할 수 있는 능력은 키모파핀이 라이소솜에서 발견될 수 있다는 생각을 뒷받침한다.[1][5]추진체는 기판이 활성 부위로 들어가지 못하도록 접혀 있어 분해될 때까지 프로펠러성 활동을 차단한다.[8][9]
  • 나머지 단백질 -resides 135 ~ 352- 키모파핀의 성숙한 체인에 부합한다.[4]이 부위에는 세 개의 아미노산이 강조될 수 있는데, 이들이 효소의 촉매 트라이어드를 구성하기 때문에 Cys159, His293, Asn313이다.[10]Cys159와 His293은 Asn313이 Cys159와 상호작용하는 동안 기질의 카탈루션을 수행하는 두 개의 잔류물이며, 이미다졸륨 링의 방향을 적절히 조정하여 반응이 일어나도록 하여 카탈루션에서도 필수적인 기능을 가진다.[11]
키모파페인의 PDB 구조를 업로드하여 HotSpot Wizard 3.0 소프트웨어를[12] 사용하여 얻은 이미지.[3]키모파핀의 조광기를 관찰할 수 있다.강조 표시된 주황색 영역은 각 메인 체인의 활성 사이트를 나타낸다.

2차 및 3차 구조

키모파핀의 구조는 X선 회절 기법으로 해결되었다.[4]이 구조를 분석한 결과 키모파핀은 7개의 알파나선영역, 10개의 베타시트영역, 2개의 루프턴이 있는 것으로 나타났다.[4]이 두 바퀴는 키모파핀의 구조와 유사한 순응력을 가진 파파이나 캐리케인 같은 다른 파파야 단백질 분해효소 단백질의 주요 차이점이다.[13][14]

또한, 키모파핀은 잔류물 156-197, 190-229 및 287-338 사이에 발생한 3개의 이황화 결합을 후 수정으로 제시한다.[4]

2차 구조

키모파핀은 호모 디머의 형성이 특징인 2차 구조를 제시하는데, 이는 두 개의 키모파핀 사슬이 하나의 독특한 생물학적 구조를 준수하기 위해 약한 상호작용을 통해 서로 결합하는 것을 의미한다.[12]

함수

PLCP 그룹의 다른 모든 효소들과 마찬가지로 키모파핀은 시스틴 프로테아제다.프로테아제란 단백질을 준수하는 잔류물 사이에 펩타이드 결합을 가수분해하는 효소다.모든 가수분해에서 물 분자가 방출된다.구체적으로 시스틴 프로테아제는 시스틴 잔여물의 티올 그룹을 핵분열체로 사용함으로써 펩타이드 결합을 깨뜨리는 효소다.수력분해를 위해서는 효소의 전체 촉매 삼합체를 사용해야 한다.[15]이것은 시스틴, Cys159 잔여물, 히스티딘, His203 잔여물 및 세 번째 잔류물로 구성되며, 아스파라긴, 특히 Asn313 잔류물로 구성된다.[16]반응에 사용되는 기능 그룹은 시스틴의 티올 그룹과 히스티딘의 이미다졸륨 링이다.아스파라긴 잔여물은 히스티딘의 이미다졸륨 링의 방향을 잡는 작용을 한다.[17]

키모파핀 가수분해 메커니즘은 단계별로.

다음과 같은 메커니즘이 아래에 노출된다.[11][18]

  1. 시스틴에서 나온 티올 그룹은 양성자를 잃기 때문에 음전하가 되고 히스티딘의 아미노군이 양성자를 잡아서 양성전하를 준다.
  2. 시스틴은 탄소와 결합하여 탄소의 이중 결합을 산소와 깨뜨려 단순 결합으로 전환시킨다.
  3. 아미노 그룹은 히스티딘의 양전하에 이끌려 이 둘 사이의 결합이 형성된다.이제 펩타이드 결합이 깨지고 카보닐 그룹이 리메이크된다.
  4. NHR2 그룹은 히스티딘에서 방출된다.시스틴에서 나온 티올 그룹과 탄소의 결합은 깨지고 NHR 그룹이 그것을 대체한다.

이 두 개의 결합이 깨지면 키모파핀의 촉매 3중주를 다시 사용할 수 있다.

합성

키모파핀은 잠재적인 부작용 때문에 만성적인 요통을 치료하는 표준적인 방법으로 더 이상 사용되지 않는다.[19][20]따라서 인위적으로 합성할 필요가 없다.실제로 이 단백질은 2003년 미국에서 판매와 유통이 중단됐다.

그러나, 몇몇 연구들은 프로테아제를 추출하고 분리하는 다른 성공적인 방법들을 증명해 보였는데, 이것은 작가들마다 다르다.[21][22]가장 흔한 절차는 1979년 베인스 & 브로클허스트에 의해 묘사된 것이다.[23]

단백질을 얻기 위해서, 키모파핀이 라텍스에서 발견되기 때문에, 카리카 파파야 과일을 사용한다.파파야는 성숙하기 전의 이전 단계에 있어야 하며, 이는 평균 직경이 6-10 cm임을 의미한다.[24]

키모파핀 추출 및 격리

라텍스 추출까지 진행하려면 2mm 깊이의 일부 세로 절개를 피부를 통해 해야 하는데, 추출 후 몇 분 만에 고체 형태로 채취할 수 있다.과일의 라텍스에 존재하는 단백질은 파파야가 다쳤을 때 활성화되는 비활성 전구체다.[25]라텍스 0.3ml에는 키모파핀이 약 15mg 들어 있다.[26]

단백질 분해 특성을 보존하려면 라텍스를 메타비설파이트 나트륨과 함께 보존해야 하며 약 -10°C의 낮은 온도로 저장해야 한다.[27]절개 직후에 사용할 경우, EDTA, 황산암모늄 또는 인산염 완충제 모두 0.5 mM, pH 7의 농도로 단백질을 추출하기 위해 완충제를 첨가한다.

또한 공기 산화 및 프로테롤 활성의 상실을 방지하기 위해 티올 기능을 차단하는 것이 중요하다.[25]

유기 분자와 불용성 분자를 제거하기 위해 먼저 표본을 여과한 후 30분 동안 11,000g으로 원심분리한다.[26]펠릿은 버려지고 상등액은 1:3의 비율로 96% 알코올에 첨가된다.[27]불순물은 침전되어 여과로 제거할 수 있다.이후 (NH4)2SO분할은4 0.472mg/ml 농도로 이 물질을 첨가하여 수행한다.[26]키모파핀은 침전되어 다른 원심분리기를 통해 다시 30분간 11000g으로 회수할 수 있다.상등액을 폐기하고 이온교환 크로마토그래피를 실시할 수 있으며, 직선경사도는 100mM(Na+)이고 용출량은 서로 다르다.키모파핀을 연구하는280 것은 750-1000ml의 분수에 있다.[25]

일단 키모파핀이 분리되면 pH 2.0에서 염화나트륨을 점진적으로 첨가해 결정화가 가능해 최대 4일이 걸릴 수 있다.[28]

의료 응용

추간판 디스크의 허리핵 맥박.
키모파핀
임상자료
경로:
행정		추간판 주입
ATC 코드
법적현황
법적현황
  • 일반: ℞ (처방에만 해당)
식별자
CAS 번호
ChemSpider
  • 없는
UNII
켐벨
☒NcheckY (이게 뭐야?) (iii)

키모파핀은 체모뉴클레오탈리시스(경피적 절제의 일종)에 쓰이는 변위체절제술 중 하나이다.[29]이 방법은 비수술적 방법으로 1차 요추간판 질환을 치료하자는 새로운 제안이었다.사실, 그 치료법은 추간 디스크의 허리핵 펄푸스를 녹이기 위한 단백질 분해 효소의 주입에 의해 이루어진다.정제된 키모파핀은 주입의 주요 성분으로 기본적으로 5밀리리터에 20mg으로 구성되어 있다.이소듐에데테이트 0.37mg,[30] 시스테인염산단수화물 3.5mg, 비황화물 1.0mg을 함유한 요염제 10.000단위가 함유된 병으로 제공된다.그들 모두는 안정기와 활성화제로 일한다.수산화나트륨은 용액의 PH를 조절하는 역할을 한다.그리고 나서, 그 주입은 5밀리리터의 살균수로 다시 수압된다.

외과의사가 척추의 허리디스크에 직접 용액을 주입해 일부를 녹여 통증을 완화한다.이 과정은 형광 투시 제어 하에 있다.키모파핀은 체내와 체외 모두에서 촉매작용을 담당하는데, 점도의 빠른 감소와 그 결과, 핵 맥박의 무게가 감소한다.사실, 그것은 콘드로무코프로테인을[31] 고갈시키고 디스크의 유체 임비브 능력을 저하시키는 것이다.추간판 1개의 선량은 2~4나노카탈이며 환자당 최대 선량은 8나노카탈이다.키모파핀 주사는 일반적으로 일반적인 마취가 아닌 국소 마취하에 투여된다.

이 효소는 전 세계 대학 학과에서 연구되어 왔다.[32][33][34]그것은 인간만큼이나 동물에서도 실험되었고, 매우 드물게 다리 마비나 사망과 같은 심각한 부작용을 일으키지는 않았다.[35]아나필락시스(anaphylaxis)도 일으킬 수 있지만, 약을 받은 환자의 1%에서만 볼 수 있었다.

키모파핀의 판매와 유통은 2003년 1월 27일 미국에서 그것을 생산하는 회사가 전세계적으로 판매를 중단하기로 결정하면서 중단되었다.[36][37]

참고 항목

참조

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추가 읽기