A protease (EC 3.4) também conhecida como peptidase ou proteinase se refere a um grupo de enzimas que promove a degradação das proteínas, levando à libertação de aminoácidos, os constituintes das proteínas.
Proteases – enzimas que degradam proteínas
As proteases são enzimas hidrolíticas que catalisam a quebra das ligações peptídicas.
Estas ligações ligam covalentemente um átomo de carbono de um aminoácido a um átomo de azoto (ou nitrogénio) de outro aminoácido. Deste modo, as ligações peptídicas permitem a união de resíduos de aminoácidos numa cadeia peptídica que forma uma proteína.
Assim, as proteases, ao clivarem a ligações peptídicas, promovem a hidrólise (isto é, a quebra) das cadeias peptídicas (isto é, das proteínas) e restituem os aminoácidos na sua forma livre.
Classificação da protease quanto ao local de corte
As proteínas são constituídas por cadeias peptídicas e como cada cadeia tem dois extremos: o terminal amina (-NH2) e o terminal carboxílico (-COOH). Assim, vamos ter enzimas que atuam no interior da cadeia ou, então, em um dos extremos da cadeia. Deste modo, as proteases podem ser divididas em:
- Endopeptidases – são as enzimas que quebram as ligações peptídicas no interior das proteínas;
- Exopeptidases – são as enzimas que removem os aminoácidos terminais das proteínas. Este grupo pode ser ainda dividido em carboxipeptidases, aquelas enzimas que atuam no terminal carboxílico e em aminopeptidases que atuam no terminal amina da cadeia peptídica.
Classificação da protease quanto à composição química do centro ativo
As proteases também são agrupadas em função da natureza dos aminoácidos que compõem o centro ativo da enzima e que estão implicados na catálise das suas reações químicas. Assim, distingue-se:
- As proteases de serina – são enzimas caracterizadas por conterem um conjunto de três resíduos de aminoácidos no seu centro ativo com função catalítica. Para além da serina, os aminoácidos são a histidina e aspartato. A tripsina (EC4.21.4) e a quimiotripsina (EC 3.4.21.1), produzidas no pâncreas e lançadas no intestino delgado são os exemplos mais conhecidos deste tipo de enzima. Outro exemplo típico é a trombina (EC 3.4.21.5), enzima importante na coagulação do sangue;
- As proteases de aspartato – são enzimas que possuem dois resíduos de aspartato no seu centro ativo e atuam em meio ácido. Os exemplos mais típicos incluem a pepsina (EC 3.4.23.1) que atua no estômago, a renina (EC4.23.15) que atua sobre o angiotensinogénio e controla a pressão arterial e a protease (EC 3.4.23.16) do vírus da imunodeficiência humana (HIV);
- As proteases de cisteínas – como o nome indica, estas enzimas tem um resíduo de cisteína no seu centro ativo. Como exemplos importantes temos as catepsinas B,C e F que são enzimas encontradas nos lisossomas, as caspases implicadas na apoptose e a papaína (EC 3.4.22.2) enzima extraída da papaia usada para amaciar a carne.
- As metaloproteases – estas enzimas usam iões metálicos bivalentes, notoriamente o zinco (Zn2+) ou o cobalto (Co2+). As colagenases que atuam sobre o colagénio são metaloproteases.
Zimogénios – os precursores de proteases
Muitas enzimas digestivas são biossintetizadas na forma de um precursor inativo chamado zimogénio ou proenzima.
A ativação da enzima é efetuada pela clivagem de uma ou mais ligações peptídicas da molécula de zimogénio. A clivagem pode ser catalisada pela própria enzima na forma ativa ou por uma enzima separada.
Por exemplo, o tripsinogénio, o zimogénio da tripsina, é produzido no pâncreas e ativado no intestino delgado pela ação da enzima enteropeptidase e pela própria tripsina.
Dentro das células eucariotas as proteases localizam-se nos lisossomas ou nos proteossomas
Nos eucariotas, as proteínas a serem degradadas por duas vias proteolíticas:
- Nos lisossomas – pequeno organelo membranar aonde são recicladas proteínas membranares e proteínas extracelulares;
- Nos proteossomas – complexos proteicos com centros catalíticos semelhantes às proteases que degradam proteínas que foram previamente marcadas com moléculas de ubiquitina.
References:
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Neurath, H. & Walsh K. A. (1976). Role of proteolytic enzymes in biological regulation (A Review). Proc. Natl. Acad. Sci., 73 (11): 3825-3832.
