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Articulo de referencia

Subtilisina

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La subtilisina es una proteasa (una enzima digestiva de proteínas ) obtenida inicialmente de Bacillus subtilis . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

Las subtilisinas pertenecen a las subtilasas , un grupo de serina proteasas que, como todas las serina proteasas, inician el ataque nucleofílico sobre el enlace peptídico (amida) a través de un residuo de serina en el sitio activo . Las subtilisinas suelen tener un peso molecular de 27 kDa. Se pueden obtener de ciertos tipos de bacterias del suelo , por ejemplo, Bacillus amyloliquefaciens, de la cual son secretadas en grandes cantidades.

Nomenclatura

El término "subtilisina" no se refiere a una sola proteína, sino a todo un clado de subtilasas que contiene las subtilisinas clásicas. Este clado se puede subdividir en cuatro grupos: "subtilisinas verdaderas" (que contienen los miembros clásicos), "subtilisinas de alta alcalinidad", "subtilisinas intracelulares" y "subtilisinas filogenéticamente intermedias" (PIS). [ 9 ] [ 10 ] Entre las subtilisinas más destacadas se incluyen:

Otros nombres no comerciales incluyen enzima ALK , bacilopeptidasa , proteinasa alcalina de Bacillus subtilis , colistinasa , genenasa I , proteasa XXVII , subtilopeptidasa , kazusasa , proteasa VIII , protina A 3L , proteasa S.

Otros nombres comerciales con identidades moleculares no identificadas incluyen SP 266 , orientase 10B (HBI Enzymes), Progress (Novozyme), Liquanase (Novozyme).

Estructura

La estructura de la subtilisina se ha determinado mediante cristalografía de rayos X. La forma madura es una proteína globular de 275 residuos con varias hélices alfa y una gran lámina beta . El extremo N-terminal contiene un dominio propéptido I9 ( InterPro : IPR010259 ) que facilita el plegamiento de la subtilisina. La eliminación proteolítica de este dominio activa la enzima. Estructuralmente, no guarda relación con el clan de la quimotripsina de las serina proteasas, pero utiliza el mismo tipo de tríada catalítica en el sitio activo . Esto la convierte en un ejemplo clásico de evolución convergente . 

Mecanismo de catálisis

El sitio activo presenta una red de transferencia de carga que involucra a Asp-32, His-64 y Ser-221 del sitio activo, dispuestos en una tríada catalítica . La red de transferencia de carga funciona de la siguiente manera: la cadena lateral carboxilato de Asp-32 se une mediante enlaces de hidrógeno a un protón unido a nitrógeno en el anillo de imidazol de His-64 . Esto es posible porque Asp tiene carga negativa a pH fisiológico . El otro nitrógeno de His-64 se une mediante enlaces de hidrógeno al protón OH de Ser-221. Esta última interacción produce una separación de carga del OH, siendo el átomo de oxígeno más nucleofílico. Esto permite que el átomo de oxígeno de Ser-221 ataque los sustratos entrantes (es decir, los enlaces peptídicos), asistido por una cadena lateral carboxiamida vecina de Asn-155.

Aunque Asp-32, His-64 y Ser-221 están muy separados secuencialmente, convergen en la estructura 3D para formar el sitio activo.

En resumen, la Ser-221 actúa como nucleófilo y rompe los enlaces peptídicos con su átomo de oxígeno parcialmente negativo. Esto es posible debido a la naturaleza del sitio de transferencia de carga de la subtilisina. [ 15 ] [ 16 ]

Aplicaciones

Herramienta de investigación

En biología molecular, utilizando B. subtilis como organismo modelo , el gen que codifica la subtilisina ( aprE ) suele ser el segundo gen de elección después de amyE para integrar construcciones reporteras, debido a su carácter prescindible.

Comercial

Las subtilisinas modificadas genéticamente se utilizan ampliamente en productos comerciales (la enzima nativa se inactiva fácilmente con detergentes y altas temperaturas) y también se denominan quitamanchas, por ejemplo, en detergentes para ropa [ 17 ] y lavavajillas , cosméticos , procesamiento de alimentos [ 18 ] , productos para el cuidado de la piel, limpiadores de lentes de contacto y para investigación en química orgánica sintética .

Seguridad y salud en el trabajo

Las personas pueden estar expuestas a la subtilisina en el lugar de trabajo por inhalación, ingestión, contacto con la piel y contacto con los ojos. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 60  ng/m³ durante un período de 60 minutos. [ 19 ]

La subtilisina puede causar "asma enzimática por detergente". Las personas sensibles a la subtilisina (alcalasa) suelen ser también alérgicas a la bacteria Bacillus subtilis . [ 20 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ PDB : 1st2 ​;Bott R, Ultsch M, Kossiakoff A , Graycar T, Katz B, Power S (junio de 1988). "La estructura tridimensional de la subtilisina de Bacillus amyloliquefaciens a 1,8 Å y un análisis de las consecuencias estructurales de la inactivación por peróxido" . The Journal of Biological Chemistry . 263 (16): 7895–906 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)68582-5 . PMID 3286644 . 
  2. ↑ Ottesen M, Svendsen I (1970). "Las subtilisinas". Enzimas proteolíticas . Métodos enzimáticos. Vol. 19. págs. 199–215 . doi : 10.1016/0076-6879(70)19014-8 . ISBN   978-0-12-181881-4.
  3. ↑ Markland FS, Smith EL (1971). "Subtilisinas: estructura primaria, propiedades químicas y físicas". En Boyer PD (ed.). Las enzimas . Vol. 3 (3.ª ed.). Nueva York: Academic Press. págs. 561–608 .   
  4. ↑ Philipp M, Bender ML (1983). "Cinética de la subtilisina y la tiolsubtilisina". Bioquímica molecular y celular . 51 (1): 5– 32. doi : 10.1007/bf00215583 . PMID 6343835. S2CID 24136200 .  
  5. ↑ Nedkov P, Oberthür W, Braunitzer G (abril de 1985). "Determinación de la secuencia completa de aminoácidos de la subtilisina DY y su comparación con las estructuras primarias de las subtilisinas BPN', Carlsberg y amylosacchariticus". Biological Chemistry Hoppe-Seyler . 366 (4): 421–30 . doi : 10.1515/bchm3.1985.366.1.421 . PMID 3927935 . 
  6. ↑ Ikemura H, Takagi H, Inouye M (junio de 1987). "Requisito de la pro-secuencia para la producción de subtilisina E activa en Escherichia coli" . The Journal of Biological Chemistry . 262 (16): 7859–64 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)47646-6 . PMID 3108260 . 
  7. ↑ Polgár L (1987). "Estructura y función de las serina proteasas". En Brocklehurst K, Neuberger A (eds.). Enzimas hidrolíticas . Ámsterdam: Elsevier. ISBN 0-444-80886-8.
  8. ↑ Vasantha N, Thompson LD, Rhodes C, Banner C, Nagle J, Filpula D (septiembre de 1984). "Los genes de la proteasa alcalina y la proteasa neutra de Bacillus amyloliquefaciens contienen un gran marco de lectura abierto entre las regiones que codifican la secuencia señal y la proteína madura" . Journal of Bacteriology . 159 (3): 811–9 . doi : 10.1128/JB.159.3.811-819.1984 . PMC 215730. PMID 6090391 .  
  9. ↑ Falkenberg, Fabian; Rahba, Jade; Fischer, David; Bott, Michael; Bongaerts, Johannes; Siegert, Petra (octubre de 2022). " Caracterización bioquímica de una nueva subtilisina oxidativamente estable, halotolerante y altamente alcalina de Alkalihalobacillus okhensis Kh10-101 T" . FEBS Open Bio . 12 (10): 1729–1746 . doi : 10.1002/2211-5463.13457 . PMC 9527586. PMID 35727859 .  
  10. ↑ Falkenberg, F; Bott, M; Bongaerts, J; Siegert, P (2022). "Estudio filogenético de la familia de la subtilasa y búsqueda basada en minería de datos de nuevas subtilisinas de Bacillaceae" . Frontiers in Microbiology . 13 1017978. doi : 10.3389/fmicb.2022.1017978 . PMC 9549277. PMID 36225363 .  
  11. ↑ Eschenburg, S; Genov, N; Peters, K; Fittkau, S; Stoeva, S; Wilson, KS; Betzel, C (15 de octubre de 1998). "Estructura cristalina de la subtilisina DY, un mutante aleatorio de la subtilisina Carlsberg". European Journal of Biochemistry . 257 (2): 309– 18. doi : 10.1046/j.1432-1327.1998.2570309.x . PMID 9826175 . 
  12. ↑ Betzel, C; Klupsch, S; Branner, S; Wilson, KS (1996). "Estructuras cristalinas de las proteasas alcalinas savinasa y esperasa de Bacillus lentus". Enzimas de subtilisina . Avances en medicina experimental y biología. Vol. 379. págs. 49–61 . doi : 10.1007/978-1-4613-0319-0_7 . ISBN   978-0-306-45108-9. PMID 8796310 . 
  13. ↑ Betzel, C; Klupsch, S; Papendorf, G; Hastrup, S; Branner, S; Wilson, KS (20 de enero de 1992). "Estructura cristalina de la proteinasa alcalina Savinasa de Bacillus lentus a una resolución de 1,4 Å". Journal of Molecular Biology . 223 (2): 427– 45. doi : 10.1016/0022-2836(92)90662-4 . PMID 1738156 . 
  14. ↑ " THERMOASE PC10F de Amano Enzyme USA Co., Ltd. - Alimentos, Bebidas y Nutrición" . www.ulprospector.com
  15. ↑ "Subtilisinas" , Manual de enzimas proteolíticas , Academic Press, págs. 3148–3155 , 1 de enero de 2013, doi : 10.1016/B978-0-12-382219-2.00693-1 , consultado el 18 de diciembre de 2025. 
  16. ↑ Denesyuk, Alexander I.; Denessiouk, Konstantin; Johnson, Mark S.; Uversky, Vladimir N. (enero de 2024). "Núcleo catalítico estructural en proteínas similares a la subtilisina y su comparación con proteasas de serina similares a la tripsina e hidrolasas alfa/beta" . Revista Internacional de Ciencias Moleculares . 25 (22). doi : 10.3390/ijm . ISSN 1422-0067 . Archivado del original el 6 de noviembre de 2024. 
  17. ↑ "Contenido del detergente para ropa Spar" .
  18. ↑ Chaplin M (20 de diciembre de 2004). "Aplicaciones de las proteasas en la industria alimentaria" . London South Bank University . Archivado del original el 14 de marzo de 2010. Consultado el 3 de marzo de 2015 .
  19. ↑ "CDC - NIOSH Guía de bolsillo sobre riesgos químicos - Subtilisinas" . www.cdc.gov . Consultado el 21 de noviembre de 2015 .
  20. ↑ Diccionario médico, de enfermería y de ciencias de la salud de Mosby, 14.ª edición, página 557