في مولد الببسين هو مولد الإنزيم الببسين، والانزيمات حلمهي الرئيسية المسؤولة عن تنفيذ هضم البروتينات في المعدة الثدييات. Zymogens أو proenzymes هي سلائف إنزيم غير نشطة ، أي أنها غير قادرة على تحفيز التفاعلات التي تنفذها أشكالها النشطة.
يعتمد تنشيطه على التغييرات في البنية ثلاثية الأبعاد للبروتين التي تؤدي إلى تكوين موقع نشط وظيفي. تتزامن هذه التغييرات ، في معظم الحالات ، مع تحلل البروتين في جزء من البروتين.
هيكل ثلاثي الأبعاد للبيبسين ، الشكل النشط حفازًا لمولد الببسين. بقلم جواهر سواميناثان وموظفو MSD في المعهد الأوروبي للمعلومات الحيوية ، من ويكيميديا كومنز
لذلك ، يجب أن يخضع مولد الببسين لتغييرات هيكلية لاكتساب نشاط الببتيداز المطلوب ويفضل هضم البروتينات في المعدة ، بعد تناول الطعام.
بناء
البيبسينوجين هو 371 بروتين من الأحماض الأمينية ينتمي إلى عائلة كبيرة من بروتينات الأسبارتيك ، ويتميز بوجود بقايا حمض الأسبارتيك في مركزه النشط.
تم تحديد هيكلها الرباعي لأول مرة للبروتين المعبر عنه في الخنازير بواسطة تقنية التصوير البلوري بالأشعة السينية وكانت النتيجة مماثلة لتلك التي أظهرها الشكل الناضج أو الفعال للبروتين البيبسين.
وبالتالي ، فإن الاختلاف الوحيد الذي تم العثور عليه هو وجود البيبسين في الببتيد المكون من 44 من الأحماض الأمينية التي تطوي فوق شق الموقع النشط. في هذا الموقف ، يعيق تفاعل هذا البروتياز مع البروتينات المراد تحللها.
يقع هذا الببتيد ، الذي سينقسم لينتج الإنزيم النشط ، في الطرف الأميني النهائي للبروتين.
نظرًا لأنه يعمل فقط كقابس ، فإن عدم قدرة الببسينوجين على تحلل البروتينات لا يرجع إلى التشوهات الهيكلية للمركز النشط. على العكس من ذلك ، فإنه يظل بنفس الشكل في كلا شكلي الإنزيم.
في هذا المعنى ، تجدر الإشارة إلى أن التركيب البلوري لمولد الببسين يشكل نموذجًا تقريبيًا لبنية الزيموجينات الأخرى التي تنتمي إلى عائلة كبيرة من بروتينات الأسبارتيك.
المميزات
في بداية الحياة ، البيبسين (شكل نشط من الببسينوجين) مهم لهضم الحليب. بعد ذلك ، تتمثل وظيفتها في تفكيك البروتينات الغذائية إلى مكوناتها (الأحماض الأمينية) لتسهيل امتصاصها.
التوليف والإفراز
يتم تصنيع الببسينوجين بواسطة الخلايا الرئيسية وخلايا قاع المعدة من الغشاء المخاطي. بعد ذلك ، يتم تخزينها في حويصلات إفرازية تبقى في السيتوبلازم لهذه الخلايا حتى يحين الوقت الذي يكون فيه إطلاقها مطلوبًا.
لذلك ، فإن إفراز هذا الزيموجين هو عملية منظمة. يتطلب إطلاقه من الحويصلات ، المقيمة في العصارة الخلوية من خلال الإفراز الخلوي ، محفزات هرمونية وعصبية. زيادة مستويات إنزيمات المعدة سيكريتين وغاسترين ، وكذلك أستيل كولين ، كوليسيستوكينين ، عامل نمو البشرة ، وأكسيد النيتريك تحفز تكوينها وإفرازها.
بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت التجارب التي أجريت على خلايا AtT20 ، وهي خط خلوي شائع الاستخدام في دراسة مسارات الإفراز في الثدييات ، أن الزيادة في AMP الدوري قادرة أيضًا على إحداث هذا الإفراز.
بالإضافة إلى إفراز المعدة الطبيعي ، تم الكشف عن كمية منخفضة نسبيًا من مادة الببسين في كل من الدم والبول ، وهذا هو سبب تسميته uropepsinogen.
لا يزال أصل uropepsinogen ، وكذلك الدور الذي يمكن أن يلعبه في كلا الموقعين ، غير محدد. ومع ذلك ، فإن غيابه في المرضى الذين أزيلت معدتهم تمامًا يبدو أنه يشير إلى أن أصله معدي أيضًا.
أنواع
تم وصف نوعين رئيسيين من الببسينوجين حتى الآن: الببسينوجين الأول والببسينوجين الثاني. كلا النوعين لا يظهران اختلافات في نشاطهما التحفيزي ويتم تنشيطهما أيضًا عن طريق التحلل المائي المحلل للبروتين المعتمد على حمض الهيدروكلوريك.
يتم تصنيع البيبسينوجين الأول وإفرازه بواسطة كل من الخلايا الرئيسية وخلايا قاع الغشاء المخاطي في المعدة. لذلك ينخفض إفرازه عند مرضى التهاب المعدة الضموري المزمن ، وهو مرض معدي يتسم بالاختفاء التام للغدد المعدية.
على عكس الأخير ، يتم تصنيع البيبسينوجين الثاني (PGII) من خلال جميع الخلايا التي تشكل جزءًا من الغشاء المخاطي في المعدة ، ولكن بشكل أكثر بروزًا بواسطة تلك الموجودة في الغشاء المخاطي الغار وتلك التي تشكل غدد برونر الموجودة في الاثني عشر..
في المرضى الذين يعانون من التهاب المعدة الضموري المزمن ، يعوض هذا النوع من الببسينوجين عن النقص في إفراز الببسينوجين الأول.
قد يبدو وجود هذين النوعين من مولد الببسين ، اللذان لا يتمايزان إلا من خلال إفرازهما بواسطة خلايا مختلفة ، زائداً عن الحاجة. ومع ذلك ، قد يكون تكيفًا تطوريًا لضمان تخليق البيبسين عند الضرورة.
التنشيط
يكتسب البيبسينوجين نشاطًا تحفيزيًا عندما يتحول إلى بيبسين ، وهو نتاج التخلص من ببتيد الحمض الأميني 44 الموجود في تجويف الموقع النشط.
يعتمد أدائها الأمثل على قيم الأس الهيدروجيني المنخفضة في النطاق من 1.5 إلى 2. في ظل الظروف الفسيولوجية ، يتم الحفاظ على هذه القيم عن طريق إفراز حمض الهيدروكلوريك في القنوات داخل الخلايا.
لا يحدث هضم الحمض على مستوى المعدة في جميع الحيوانات ، ومن الأمثلة على ذلك الحشرات التي تفتقر إلى مادة الببسين. ومع ذلك ، فإن الفقاريات التي لديها معدة لها نشاط هضمي.
البيبسينوجين ، المخزن في الحويصلات الإفرازية للخلايا الرئيسية ، يُطلق في القناة المعدية عند الضرورة. بمجرد وصوله إلى تجويف المعدة ، يتم تحويله إلى البيبسين من البيئة الحمضية ويتم تنشيطه بواسطة المزيد من جزيئات الببسين.
من خلال عمل الألياف العصبية الجوهرية والتحفيز الخارجي للمبهم ، يتم تحفيز إنتاج الببسينوجين ، وكذلك إنتاج حمض الهيدروكلوريك والغاسترين والهستامين. من ناحية أخرى ، يحفز الهيستامين والجاسترين الخلايا الجدارية على إفراز حمض الهيدروكلوريك.
يعمل البيبسين ، مثله مثل جميع الإندوبيبتيداز ، على روابط محددة بين الأحماض الأمينية في البروتينات لتوليد ببتيدات أصغر.
بعبارات أخرى؛ يحلل روابط الببتيد الداخلية للبروتين. يكون تأثيره أكثر فعالية على روابط الببتيد القريبة من الأحماض الأمينية العطرية (فينيل ألانين ، التيروزين). على عكس الزيموجين الأصل ، فإن التغييرات التكيفية في البيبسين عند قيم الأس الهيدروجيني أكبر من 6 تؤدي إلى انخفاضات لا رجعة فيها في النشاط التحفيزي.
المراجع
- Bryksa BC، Tanaka T، Yada RY. يزيد تعديل N-terminal من ثبات درجة الحموضة المحايدة للبيبسين. الكيمياء الحيوية. 2003 ؛ 42: 13331-13338.
- فولتمان ب ، بيدرسون ف. مقارنة التراكيب الأولية للبروتياز الحمضية ومركباتها الزيموجية. أدف إكس ميد بيول.1977 ؛ 95: 3-22.
- جايتون أ ، هول ج. (2006). كتاب علم وظائف الأعضاء الطبي. (الطبعة ال 11). الولايات المتحدة الأمريكية: إلسفير سوندرز.
- كاسبر D ، Fauci A ، Longo D ، Braunwald E ، Hauser S ، Jameson J. (2005). هاريسون ، مبادئ الطب الباطني. (الطبعة ال 16). المكسيك: ماكجروهيل.
- كيتاهارا إف ، شيمازاكي آر ، ساتو تي ، كوجيما واي ، موروزومي أ ، فوجينو إم إيه. التهاب المعدة الضموري الشديد المصحوب بعدوى هيليكوباكتر بيلوري وسرطان المعدة. سرطان المعدة. 1998 ؛ 1: 118-124.
- Lin Y و Fused M و Lin X و Hartsuck JA و Tang J. اعتماد الأس الهيدروجيني للمعلمات الحركية للبيبسين و Rhizopuspepsin وطفرات روابط الهيدروجين في الموقع النشط. J بيول كيم. 1992 ؛ 267: 18413-18418.
- Mangeat P. إفراز الحمض وإعادة تنظيم الغشاء في الخلية الجدارية المعوية المفردة في الثقافة الأولية. خلية بيولوجية. 1990 ؛ 69: 223-257.
- Prozialeck J ، Wershil BK. (2017). تطوير وظيفة إفراز المعدة. فسيولوجيا الجنين وحديثي الولادة (الإصدار الخامس). المجلد 1 ، ص 881 - 888.
- شوبرت مل. إفراز معدي. الرأي الحالي Gastroent 2005 ؛ 21: 633-757.
- Sielecki AR ، Fedorov AA ، Boodhoo A ، Andreeva NS ، James MNG. تم تكرير التراكيب الجزيئية والبلورية لببسين الخنازير أحادي الميل بدقة 1.8 Å. جي مول بيول.1990 ؛ 214: 143-170.
- Webb PM ، Hengels KJ ، Moller H ، Newell DG ، Palli D ، Elder JB. علم الأوبئة لانخفاض مستويات الببسينوجين في الدم والارتباط الدولي بمعدلات سرطان المعدة. أمراض الجهاز الهضمي. 1994 ؛ 107: 1335-1344.
- وولف مم ، سول آه. فسيولوجيا إفراز حمض المعدة. إن إنجل جي ميد 1998 ؛ 319: 1707.