פפטידז

פפטידים הם אנזימים המפרקים קטליטית קשרי פפטיד של פפטידים וחלבונים באמצעות הידרוליזציה, כלומר באמצעות התקשרות של מולקולת H2O.

פפטידים עובדים באופן חוץ-תאי. לא מדובר רק על פירוק חלבונים ופפטידים לייצור אנרגיה ומיצוי שברים לבניית חלבונים חדשים, אלא גם מספר פונקציות ייעודיות כמו הפעלת חלבונים הפועלים אנזימטיים או מעבירים עצביים.

מה זה פפטידאז?

המאפיין החשוב ביותר המאפיין את כל הפפטידזות הוא היכולת שלהם לשבור קשרי פפטיד בין שתי חומצות אמינו באמצעות הידרוליזה. מולקולת H2O מופקדת ומתאימה למעשה להפך מתהליך הפפטיזציה.

חלבונים ופפטידים מורכבים ממחרוזת של חומצות אמינו דרך קשרי פפטיד. ההבדל היחיד בין פפטידים לחלבונים הוא שחלבונים מורכבים משרשראות של יותר ממאה כמויות חומצות אמיניות, בעוד שלפפטידים יש שרשראות קצרות יותר של לפחות שתיים עד למאה חומצות אמינו. המספר הגדול של הפפטידים המתמחים בנקודות מסוימות של תהליכי התקפה וקטליזה מהווה אתגר לסיווג כללי. ניתן לעשות הבחנה בסיסית בין אקסו לאנדופפטידידים.

Exopeptidases תוקפים שרשראות פפטידים בין מהקצה N-terminal (aminopeptidases) או מהקצה C-terminal (carboxypeptidases) ומתמחים בפיצול של קבוצת אמינו אחת בכל פעם או שברי פפטיד שלמים עם שתיים, שלוש או יותר חומצות אמינו. Endopeptidases מתמחים בתקיפת נקודות ספציפיות על חלבונים.לעתים קרובות זהו תהליך הפעלת אנזים, הדומה להסרת ידית נעילה. ניתן לסווג פפטידים על פי המינוף הבינלאומי של ה- EC.

פונקציה, אפקט ומשימות

פפטידים ממלאים מספר פונקציות בסיסיות שונות. התפקיד והמשימה הבולטים ביותר בענף הקטבולי של חילוף החומרים מורכב בפיצול חלבונים במזון בכדי להיות מסוגלים לקלוט אותם דרך רירית המעי.

תפקוד הפיצול של החלבון נדרש גם בגוף לפרק את החלבונים בגוף לצורך ייצור אנרגיה או לייצור שברי חלבון עבור החלק האנאבולי של חילוף החומרים לצורך בניית חלבונים חדשים. פונקציה ומשימה נוספת היא להפעיל חלבונים מסוימים לאחר סינתזה על ידי פיצול חומצת אמינו מסוימת. מה שנקרא פפטידים לאותות מנתקים את פפטידים מאותות מחלבונים. זה מבטיח שחלבונים המיוצרים תוך תאיים מועברים למקום השימוש המיועד שלהם. משימה חשובה עבור פפטידים היא השתתפותם בסינתזה של אנטיגנים.

לביצוע פונקציה זו, פפטידים מתחברים ליצירת קומפלקס פפטידאז, הפרוטאזום. ניתן למצוא פפטידים תאיים כמעט בכל תאי התא ובאברוני התא, בהם, בין היתר, הם שומרים על איזון החלבון. פפטידים גם ממלאים תפקידים חשובים בתהליך הקרישה ולכן הם אחראים במשותף לסגירה מהירה של פצע מבלי להיווצר קרישי דם, אותם ניתן להיסחף עם זרם הדם ולהוביל להתקפי לב.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

פפטידים מופיעים כמעט בכל הרקמות כפפטידאזים חוץ תאיים וכמעט בכל התאים כפפטידים תוך תאיים, שלכל אחד מהם יש משימות שונות אך פונקציות ואפקטים דומים. פפטידאזים חוץ תאיים מופרשים על ידי בלוטות אקסוקריניות כמו בלוטות הרוק בפה, רירית הקיבה ובעיקר על ידי הלבלב.

תהליך פירוק החלבון מתחיל בפה ונמשך בבטן. ההתפלגות הסופית של החלבונים לחלקים מוגדרים, אותם ניתן לתפוס ולספוג מחדש על ידי תאי האנדותל של רירית המעי, מתרחשת בעיקר בתריסריון, החלק הראשון של המעי הדק אחרי הקיבה. במעי הדק, מופעלים שלבים מקדימים של אנזימי עיכול, המכונים זימוגנים, על ידי פפטידים בצורה ביו-אקטיבית על ידי פיצול חומצות אמינו מסוימות. המפרט של ערכי ההתייחסות או הריכוזים האופטימליים של פפטידייז יכול להתייחס אי פעם לפפטידאז ספציפי, ובמקרה הטוב, רק מאפשר להסיק מסקנות לגבי קיומן של בעיות מסוימות על ידי השוואה בין כמה פרמטרי מעבדה אחרים ואבחון דיפרנציאלי אחר.

לדוגמה, רמה מוגברת של לאוצין-אמינו-פפטידאז (LAP) אינה יכולה עדיין להסיק כי כולסטזיס, היבנה של אנזימי עיכול, קיים. ערכי ה- LAP עבור נשים הם 16-32 יחידות לליטר ולגברים 11 עד 35 יחידות לליטר. אם הרמות גבוהות מדי, יש לבדוק אותם עם רמות אנזימי כבד מסוימים בדם כמו פוספטז אלקליין, גמא-GTP וכמה ערכים אחרים.

מחלות והפרעות

אנזימים מייצגים את הקבוצה הגדולה ביותר של חומרים בתוך חלבונים, לפפטידזות וליפזים תפקיד חשוב כאנזימי עיכול.

המספר הגדול של הפפטידים - ידועים ביותר מ- 250 פפטידאזים שונים - פירושם שגם הפרעות מטבוליות שנרכשו, כלומר נגרמות כתוצאה מתזונה, מחלה או רעלים לא מאוזנים. מצד שני, ניתן להניח כי יכולת ההשפעה של הגומלין המורכב של מטבוליזם האנזים יכולה להיפגע גם על ידי מוטציות גנים. התסמינים והסיכונים הנובעים מהפרעות המטבוליות יכולים לנוע בין קל לחמור.

רק לאחרונה נחקרו הקשר בין תסמינים שאינם ספציפיים והפרעות ספציפיות במטבוליזם של פפטידים ואנזימים אחרים. פעילות מופחתת פפטידאז במעי מביאה לעליה מוגברת של פפטידים בעלי שרשרת ארוכה יותר, המופיעים כשברי חלבונים בדם ולהפרשה מוגברת דרך הכליות, כך שניתן לקבוע את העובדות בקלות יחסית על ידי שתן. מעניין לציין כי ירידה בפעילות הפפטידאז נקשרה למחלות כמו הפרעות קשב וריכוז, הפרעות קשב וריכוז, סכיזופרניה, אוטיזם ודיכאון.