Sự khác biệt chính giữa aspartyl cysteine và serine protease là các nhóm chức năng của chúng hoạt động như chất xúc tác. Nhóm chức năng hoạt động như dư lượng xúc tác của aspartyl protease là một nhóm axit cacboxylic, trong khi trong protease cysteine, một nhóm thiol hoặc sulfhydryl hoạt động như nhóm chức năng ở dư lượng xúc tác, và trong serine protease, một nhóm hydroxyl hoặc rượu hoạt động là nhóm chức ở dư lượng xúc tác.
Protease là các enzym xúc tác quá trình phân giải protein, là sự phân hủy protein thành các polypeptit hoặc axit amin nhỏ hơn. Quá trình này diễn ra bằng cách phân cắt các liên kết peptit trong protein bằng quá trình thủy phân. Protein có liên quan đến nhiều chức năng sinh học, chẳng hạn như tiêu hóa protein ăn vào, dị hóa protein và truyền tín hiệu tế bào. Protein có mặt trong mọi dạng sống. Aspartyl, cysteine và serine là ba protease quan trọng đóng vai trò quan trọng trong cơ thể sống.
Aspartyl Proteases là gì?
Aspartyl protease là một loại enzym phá vỡ protein. Chúng có hai aspartat được bảo tồn cao trong vị trí hoạt động và chúng hoạt động tối ưu ở pH axit. Các protease này phân cắt các liên kết dipeptide có cặn kỵ nước cũng như nhóm beta-methylene. Cơ chế xúc tác của aspartyl protease là cơ chế axit-bazơ. Điều này liên quan đến sự phối hợp của một phân tử nước với hai gốc aspartate. Một aspartate kích hoạt phân tử nước bằng cách loại bỏ một proton. Điều này cho phép nước thực hiện một cuộc tấn công nucleophin đối với cacbon cacbonyl của chất nền. Kết quả là, nó tạo ra chất trung gian oxyanion tứ diện được ổn định bằng các liên kết hydro với dư lượng aspartat thứ hai. Sự sắp xếp lại của chất trung gian này là nguyên nhân dẫn đến sự phân tách peptit thành hai sản phẩm peptit.
Hình 01: Aspartyl Protease
Có năm siêu họ của protease aspartic: Clan AA là một họ, Clan AC, là họ peptidase II tín hiệu, Clan AD, là họ presenilin, Clan AE, là họ GPR endopeptidase, và Clan AF, là một gia đình omptin.
Cysteine Proteases là gì?
Cysteine protease là một nhóm enzyme hydrolase có tác dụng phân hủy protein. Họ cho thấy một cơ chế xúc tác bao gồm một thiol cysteine nucleophilic trong một bộ ba hoặc dyad xúc tác. Bước đầu tiên trong cơ chế xúc tác của các protease cysteine là quá trình deprotonation. Nhóm thiol trở nên deproto hóa trong vị trí hoạt động của enzym bởi một axit amin liền kề như histidine, có một chuỗi bên cơ bản. Bước tiếp theo là sự tấn công nucleophin bởi lưu huỳnh anion đã khử của cysteine trên chất nền. Tại đây, mảnh cơ chất giải phóng với một amin, và dư lượng histidin trong protease sẽ phục hồi lại dạng deprotonated của nó. Điều này dẫn đến sự hình thành chất trung gian thioester của chất nền, liên kết ga cuối cacboxy mới với thiol cysteine. Liên kết thioester thủy phân để tạo ra gốc axit cacboxylic trên đoạn cơ chất còn lại.
Hình 02: Cysteine Protease
Cysteine protease đóng nhiều vai trò trong sinh lý và phát triển. Ở thực vật, chúng đóng một vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng, phát triển, tích lũy và huy động các protein dự trữ. Ở người, chúng rất quan trọng trong quá trình lão hóa và apoptosis, phản ứng miễn dịch, xử lý prohormone và tái cấu trúc chất nền ngoại bào để phát triển hình nón.
Serine Proteases là gì?
Serine protease cũng là một nhóm các enzyme phân giải protein phân cắt các liên kết peptide trong protein. Serine đóng vai trò là axit amin nucleophilic tại vị trí hoạt động của enzyme. Những chất này có ở cả sinh vật nhân thực và sinh vật nhân sơ. Protease serine thường được chia thành nhiều loại khác nhau theo cấu trúc đặc biệt bao gồm hai miền bêta thùng hội tụ tại vị trí xúc tác hoạt động và cũng dựa trên tính đặc hiệu cơ chất của chúng. Chúng giống trypsin, giống chymotrypsin, giống thrombin, giống elastase và giống subtilisin.
Hình 03: Serine Protease
Protease giống trypsin phân cắt các liên kết peptit theo sau một axit amin tích điện dương như lysine hoặc arginine. Chúng đặc trưng cho các chất cặn tích điện âm như axit aspartic hoặc axit glutamic. Các protease giống chymotrypsin kỵ nước hơn. Tính đặc hiệu của chúng nằm ở các dư lượng lớn kỵ nước như tyrosine, tryptophan và phenylalanin. Protease giống thrombin bao gồm thrombin, là một plasminogen kích hoạt mô và plasmin. Những chất này giúp cho quá trình đông máu và tiêu hóa và cả trong sinh lý bệnh ở các bệnh rối loạn thoái hóa thần kinh. Các protease giống elastase thích các chất cặn bã như alanin, glycine và valine. Protease giống subtilisin bao gồm serine ở sinh vật nhân sơ. Nó chia sẻ một cơ chế xúc tác sử dụng một bộ ba xúc tác để tạo ra một serine nucleophilic. Việc điều hòa hoạt động của protease serine đòi hỏi sự hoạt hóa và tiết ra chất ức chế của protease ban đầu.
Điểm giống nhau giữa Aspartyl Cysteine và Serine Proteases là gì?
- Các protease Aspartyl, cysteine và serine xúc tác sự phân hủy protein bằng cách phân cắt các liên kết peptide.
- Cơ chế tương tự nhau khi các chất dư thừa của vị trí hoạt động tấn công các liên kết peptit khiến nó bị phá vỡ.
- Tất cả đều chứa nucleophile.
- Tất cả đều là protein.
Sự khác biệt giữa Aspartyl Cysteine và Serine Proteases là gì?
Sự khác biệt chính giữa aspartyl cysteine và serine protease phụ thuộc vào nhóm chức năng của chúng, hoạt động như các chất xúc tác. Trong aspartyl protease, một nhóm axit cacboxylic đóng vai trò là nhóm chức, trong khi trong cysteine protease, một nhóm thiol hoặc sulfhydryl đóng vai trò là nhóm chức và trong serine protease, một nhóm hydroxyl hoặc rượu đóng vai trò là nhóm chức.
Aspartyl protease có vị trí hoạt động aspartate, trong khi protease cysteine có vị trí hoạt động cysteine. Phần dư vị trí hoạt động của serine protease là một nhóm hydroxyl. Do đó, đây cũng là một điểm khác biệt giữa aspartyl cysteine và serine protease. Không giống như protease serine và cysteine, protease aspartyl không tạo thành chất trung gian cộng hóa trị trong quá trình phân cắt. Do đó, quá trình phân giải protein xảy ra trong một bước duy nhất đối với các protease aspartyl.
Infographic dưới đây trình bày sự khác biệt giữa aspartyl cysteine và serine protease ở dạng bảng để so sánh song song.
Tóm tắt - Aspartyl Cysteine vs Serine Proteases
Proteases là các enzym xúc tác sự phân hủy protein thành các polypeptit hoặc axit amin nhỏ hơn. Sự khác biệt chính giữa aspartyl cysteine và serine protease là nhóm chức năng hoạt động như chất xúc tác của chúng. Một nhóm axit cacboxylic đóng vai trò là nhóm chức trong aspartyl protease, trong khi một nhóm thiol hoặc sulfhydryl đóng vai trò là nhóm chức trong cysteine protease. Nhóm hydroxyl hoặc rượu đóng vai trò là nhóm chức trong serine protease.
