Các pepsinogen là zymogen của pepsin, một enzym thủy phân lớn trách nhiệm thực hiện quá trình tiêu hóa của protein trong dạ dày động vật có vú. Zymogens hoặc proenzyme là các tiền chất enzyme không hoạt động, nghĩa là, chúng không có khả năng xúc tác các phản ứng được thực hiện bởi các dạng hoạt động của chúng.
Sự hoạt hóa của nó phụ thuộc vào những thay đổi trong cấu trúc ba chiều của protein làm phát sinh vị trí hoạt động chức năng. Những thay đổi này, trong hầu hết các trường hợp, trùng hợp với sự phân hủy protein của một đoạn protein.
Cấu trúc ba chiều của pepsin, dạng pepsinogen có hoạt tính xúc tác. Bởi Jawahar Swaminathan và nhân viên MSD tại Viện Tin học Sinh học Châu Âu, từ Wikimedia Commons
Do đó, pepsinogen phải trải qua những thay đổi cấu trúc để có được hoạt động peptidase cần thiết và hỗ trợ quá trình tiêu hóa protein trong dạ dày, sau khi tiêu hóa thức ăn.
Kết cấu
Pepsinogen là một protein gồm 371 axit amin thuộc họ proteinase aspartic, có đặc điểm là có dư lượng axit aspartic ở trung tâm hoạt động của nó.
Lần đầu tiên, cấu trúc bậc bốn của nó được xác định đối với protein biểu hiện ở lợn bằng kỹ thuật tinh thể học tia X. Kết quả tương tự như cấu trúc thể hiện ở dạng trưởng thành hoặc hoạt động của protein, pepsin.
Do đó, sự khác biệt duy nhất được tìm thấy là sự hiện diện trong pepsinogen của một peptit gồm 44 axit amin gấp trên khe hở của vị trí hoạt động. Ở vị trí này, nó cản trở sự tương tác của protease này với các protein bị phân huỷ.
Peptide này, sẽ bị phân cắt để tạo ra enzyme hoạt động, nằm ở đầu tận cùng amino của protein.
Vì nó chỉ có chức năng như một đầu cắm, nên việc pepsinogen không có khả năng phân hủy protein không phải do biến dạng cấu trúc của trung tâm hoạt động. Ngược lại, nó vẫn có cấu trúc giống nhau ở cả hai dạng enzyme.
Theo nghĩa này, điều đáng chú ý là cấu trúc tinh thể của pepsinogen tạo thành một mô hình gần đúng về cấu trúc của các hợp tử khác thuộc họ lớn các proteinase aspartic.
Đặc trưng
Vào thời kỳ đầu của cuộc đời, pepsin (dạng hoạt động của pepsinogen) rất quan trọng đối với quá trình tiêu hóa sữa. Sau đó, chức năng của nó là phá vỡ các protein trong chế độ ăn uống thành các thành phần cấu tạo của chúng (axit amin) để tạo điều kiện dễ dàng cho việc hấp thụ của chúng.
Tổng hợp và tiết
Pepsinogen được tổng hợp bởi các tế bào chính và tế bào cơ bản của niêm mạc dạ dày. Sau đó, nó được lưu trữ trong các túi tiết vẫn nằm trong tế bào chất của các tế bào này cho đến khi cần giải phóng.
Do đó, sự bài tiết của zymogen này là một quá trình được điều hòa. Việc giải phóng nó từ các túi, cư trú trong bào tương thông qua quá trình xuất bào, đòi hỏi các kích thích nội tiết tố và thần kinh. Mức độ tăng của các enzym dạ dày tiết ratin và gastrin, cũng như acetylcholine, cholecystokinin, yếu tố tăng trưởng biểu bì và oxit nitric kích thích sự tổng hợp và bài tiết của chúng.
Ngoài ra, các thí nghiệm được thực hiện với tế bào AtT20, một dòng tế bào thường được sử dụng để nghiên cứu các con đường tiết ở động vật có vú, đã chỉ ra rằng sự gia tăng AMP vòng cũng có khả năng gây ra sự bài tiết nói trên.
Ngoài sự bài tiết bình thường của dạ dày, một lượng pepsinogen tương đối thấp đã được phát hiện trong cả máu và nước tiểu, đó là lý do tại sao nó được gọi là uropepsinogen.
Nguồn gốc của uropepsinogen, cũng như vai trò của nó ở cả hai địa điểm, vẫn chưa được xác định. Tuy nhiên, sự vắng mặt của nó ở những bệnh nhân có dạ dày đã được cắt bỏ hoàn toàn dường như cho thấy nguồn gốc của nó cũng là chứng dạ dày.
Các loại
Hai loại pepsinogen chính đã được mô tả cho đến nay: pepsinogen I và pepsinogen II. Cả hai loại không cho thấy sự khác biệt về hoạt tính xúc tác của chúng và cũng được kích hoạt bằng cách thủy phân protein phụ thuộc axit clohydric.
Pepsinogen I được tổng hợp và tiết ra bởi cả tế bào chính và tế bào cơ bản của niêm mạc dạ dày. Do đó, sự bài tiết của nó giảm ở những bệnh nhân bị viêm dạ dày teo mãn tính, một bệnh dạ dày đặc trưng bởi sự biến mất hoàn toàn của các tuyến dạ dày.
Không giống như loại thứ hai, pepsinogen II (PGII) được tổng hợp thực tế bởi tất cả các tế bào là một phần của niêm mạc dạ dày, nhưng nổi bật hơn là bởi các tế bào của niêm mạc dạ dày và những tế bào tạo nên tuyến Brünner có trong tá tràng. .
Ở những bệnh nhân bị viêm dạ dày teo mãn tính, loại pepsinogen này bù đắp cho sự giảm tiết pepsinogen I.
Sự tồn tại của hai loại pepsinogen này, chỉ được phân biệt bằng cách được tiết ra bởi các tế bào khác nhau, có thể là thừa. Tuy nhiên, nó có thể là một sự thích nghi tiến hóa để đảm bảo sự tổng hợp pepsin bất cứ khi nào cần thiết.
Kích hoạt
Pepsinogen có được hoạt tính xúc tác khi nó được chuyển thành pepsin, sản phẩm của quá trình loại bỏ peptit 44 axit amin có trong khoang vị trí hoạt động.
Hoạt động tối ưu của nó phụ thuộc vào các giá trị pH thấp trong khoảng 1,5 đến 2. Trong điều kiện sinh lý, các giá trị này được duy trì bằng cách tiết axit clohydric trong các kênh nội bào.
Quá trình tiêu hóa axit ở cấp độ dạ dày không diễn ra ở tất cả động vật, ví dụ như côn trùng, chúng thiếu pepsinogen. Tuy nhiên, động vật có xương sống có dạ dày lại có hoạt động tiêu hóa.
Pepsinogen, được dự trữ trong túi tiết của các tế bào chính, sẽ được giải phóng vào ống dạ dày khi cần thiết. Một khi nó đến lòng dạ dày, nó được chuyển đổi thành pepsin từ môi trường axit và được kích hoạt bởi nhiều phân tử pepsinogen hơn.
Bằng tác động của các sợi thần kinh bên trong và kích thích bên ngoài âm đạo, kích thích sản xuất pepsinogen, cũng như HCl, gastrin và histamine. Mặt khác, histamine và gastrin kích thích tế bào thành tiết ra HCl.
Pepsin, giống như tất cả endopeptidase, hoạt động trên các liên kết cụ thể giữa các axit amin trong protein để tạo ra các peptit nhỏ hơn.
Nói cách khác; thủy phân các liên kết peptit bên trong của protein. Tác dụng của nó hiệu quả nhất đối với các liên kết peptit gần với các axit amin thơm (phenylalanin, tyrosin). Không giống như zymogen mẹ của nó, những thay đổi thích nghi trong pepsin ở các giá trị pH lớn hơn 6 tạo ra sự giảm hoạt tính xúc tác không thể đảo ngược.
Người giới thiệu
- Bryksa BC, Tanaka T, Yada RY. Sửa đổi đầu N làm tăng độ ổn định pH trung tính của pepsin. Hóa sinh. Năm 2003; 42: 13331-13338.
- Foltmann B, Pedreson VB. So sánh cấu trúc chính của protease có tính axit và các hợp tử của chúng. Adv Exp Med Biol. 1977; 95: 3-22.
- Guyton A, Hall J. (2006). Giáo trình Sinh lý Y học. (Xuất bản lần thứ 11). Hoa Kỳ: Elsevier Saunders.
- Kasper D, Fauci A, Longo D, Braunwald E, Hauser S, Jameson J. (2005). Harrison, Nguyên tắc của Y học Nội khoa. (Ấn bản thứ 16). Mexico: McGrawHill.
- Kitahara F, Shimazaki R, Sato T, Kojima Y, Morozumi A, Fujino MA. Viêm dạ dày teo nặng có nhiễm vi khuẩn Helicobacter pylori và ung thư dạ dày. Ung thư dạ dày. Năm 1998; 1: 118-124.
- Lin Y, Fused M, Lin X, Hartsuck JA, Tang J. Sự phụ thuộc pH của các thông số động học của pepsin, Rhizopuspepsin và các đột biến liên kết hydro tại vị trí hoạt động của chúng. J Biol chem. Năm 1992; 267: 18413-18418.
- Mangeat P. Tiết axit và tổ chức lại màng trong tế bào thành dạ dày đơn trong nuôi cấy sơ cấp. Tế bào sinh học. Năm 1990; 69: 223-257.
- Prozialeck J, Wershil BK. (2017). Phát triển chức năng bài tiết của dạ dày. Sinh lý thai nhi và trẻ sơ sinh (Tái bản lần thứ năm). Tập 1, trang 881-888.
- Schubert ML. Tiết dịch vị. Opin Gastroent hiện tại 2005; 21: 633-757.
- Sielecki AR, Fedorov AA, Boodhoo A, Andreeva NS, James MNG. Các cấu trúc phân tử và tinh thể của pepsin lợn đơn tà tinh chế ở độ phân giải 1,8 Å. J Mol Biol, 1990; 214: 143-170.
- Webb PM, Hengels KJ, Moller H, Newell DG, Palli D, Elder JB. Dịch tễ học của nồng độ pepsinogen A trong huyết thanh thấp và mối liên hệ quốc tế với tỷ lệ ung thư dạ dày. Khoa tiêu hóa. Năm 1994; 107: 1335-1344.
- Wolfe MM, Soll AH. Sinh lý của sự tiết axit dạ dày. N Engl J Med 1998; 319: 1707.