Большинство протеаз синтезируются в виде неактивных предшественников - проферментов: их активация происходит в результате ограниченного протеолиза, протекающего либо аутокаталитически, либо под действием определенных протеаз. Многие протеазы подвергаются аутолизу (самоперевариванию), при этом часто теряют ферментативную активность. В некоторых случаях (например, у Са2+ - зависимых нейтральных протеаз) на определенных этапах аутолиза отмечают активацию ферментов (Klionsky, 2000).
Активность протеиназ зависит, как правило, от скорости их образования из неактивных предшественников и инактивации специфическими ингибиторами, которые присутствуют в клетках, тканях, в плазме крови и составляют так называемый антипротеолитический потенциал. При взаимодействии протеолитических ферментов и их ингибиторов сохраняется определенное равновесие, которое может нарушаться при определенных патологических условиях, что ведет к негативным последствиям для организма, вплоть до развития критических состояний (Бенделик и др., 1999).
С помощью систем таких ингибиторов осуществляются регуляция активности протеаз в физиологических условиях и предохранение белков от их действия. Нарушение баланса между протеазами и соответствующими ингибиторами часто приводит к развитию патологии. Многие высокомолекулярные ингибиторы протеаз - белки с доменами, которые блокируют активный центр фермента, затрудняя к нему доступ субстрата.
Ингибиторы протеолиза нашли широкое применение в медицинской практике для лечения нарушений свертывания крови, фибринолиза, при панкреатитах. Иммобилизованные ингибиторы применяются в стоматологии для лечения воспалительных процессов в ротовой полости. Особое место в этом ряду занимает использование ингибиторов протеолиза в лечении приобретенного иммунодефицита человека. Оно позволило выявить не только положительные эффекты влияния ингибиторов на течение заболевания, но и показать возможное побочное их действие. Протеаза ВИЧ (HIV) выполняет важные функции в жизненном цикле вируса и поскольку она обладает особым типом специфичности, не характерным для большинства протеаз животных и человека (катализирует гидролиз пептидных связей фен-про и тир-про, на которые редко действуют протеазы животных) были синтезированы искусственные ингибиторы этой протеазы. Использование таких ингибиторов совместно с аналогами нуклеотидов позволило значительно снизить смертность от СПИДа, однако выявило ряд побочных эффектов в форме липодистрофии, гипертриацилглицеролемии и повышения резистентности к инсулину (Ефременко, Конторщикова, 2006).
Мировой опыт свидетельствует о высокой информативности, точности, специфичности анализа активности протеолитических ферментов при многочисленных патологических состояниях. В настоящее время ведется разработка методов определения активности протеиназ в плазме крови для применения в клинической практике. Известно, что по уровню активности протеиназ (эластаза, катепсин G, B) можно предсказать развитие сепсиса до появления его клинических признаков. Активность лейцинаминопептидазы используется для дифференциальной диагностики заболеваний гепатобилиарной системы и костной ткани, когда повышена активность щелочной фосфатазы. Активность панкреатической эластазы повышается в крови при остром и хроническом панкреатитах раньше, чем уровень других ферментов, на субклинической стадии (Ефременко, Конторщикова, 2006).
Для нормализации протеолиза пищевых белков при некоторых желудочно-кишечных заболеваниях применяют препараты пепсина, трипсина, химотрипсина; для лизиса сгустков фибрина при тромболитической терапии используют плазмин (фибринолизин), стрептокиназу и др.; при лечении гнойных ран, ожогов, пролежней, для протеолиза белков некротизированных тканей применяют трипсин, химотрипсин и некоторые другие протеазы. При заболеваниях, сопровождающихся усиленным протеолизом белков (например, при панкреатитах) используют препараты ингибиторов протеаз: трасилол и др. (Бенделик и др., 1999).
В целом, определение активности протеолитических ферментов необходимо использовать в качестве чувствительного критерия для контроля за безопасностью применения различных лекарственных средств (особенно препаратов, содержащих протеолитические ферменты и их ингибиторы), и эффективностью проводимых диагностических и лечебных программ.
В клетках живых организмов существует несколько стратегий белкового распада. Главные протеазы клеток млекопитающих это лизосомальные катепсины, кальпаины и протеасомы (Shringarpure et al, 2001). Мембранно-связанные белки и белки клеточной поверхности в основном разрушаются лизосомами (Doherty et al,2002), в то время как пул цитозольных белков (80-90%) направляется для распада к протеасоме (Orlowski, Wilk, 2000).
TimeBiology