Metaloproteinasa

Una metaloproteinasa, o metaloproteasa, es cualquier enzima proteasa cuyo mecanismo catalítico implica un metal. Un ejemplo es ADAM12, que desempeña un papel importante en la fusión de células musculares durante el desarrollo embrionario, en un proceso conocido como miogénesis.

La mayoría de las metaloproteasas requieren zinc, pero algunas usan cobalto. El ion metálico está coordinado con la proteína mediante tres ligandos. Los ligandos que coordinan el ion metálico pueden variar con histidina, glutamato, aspartato, lisina y arginina. La cuarta posición de coordinación la ocupa una molécula de agua lábil.

El tratamiento con agentes quelantes como EDTA conduce a una inactivación completa. EDTA es un quelante de metales que elimina el zinc, que es esencial para la actividad. También son inhibidos por el quelante ortofenantrolina.

Clasificación

Hay dos subgrupos de metaloproteinasas:

• Exopeptidases, metalloexopeptidases (número CE: 3.4.17).
• Endopeptidases, metalloendopeptidases (3.4.24). Las metalloendopeptidasas conocidas incluyen proteínas ADAM y metalloproteinasas de matriz, y metalloproteinasas M16 como la insulina degradando la enzima y la presequencia Protease

En la base de datos MEROPS, las familias de peptidasas se agrupan por su tipo catalítico, el primer carácter representa el tipo catalítico: A, aspártico; C, cisteína; G, ácido glutámico; M, metalo; S, serina; T, treonina; y U, desconocido. Las serina, treonina y cisteína peptidasas utilizan el aminoácido como nucleófilo y forman un intermedio acilo; estas peptidasas también pueden actuar fácilmente como transferasas. En el caso de las aspártica, glutámica y metalopeptidasas, el nucleófilo es una molécula de agua activada. En muchos casos, el pliegue proteico estructural que caracteriza al clan o familia puede haber perdido su actividad catalítica, pero conserva su función de reconocimiento y unión de proteínas.

Las metaloproteasas son las más diversas de los cuatro tipos principales de proteasas, con más de 50 familias clasificadas hasta la fecha. En estas enzimas, un catión divalente, normalmente zinc, activa la molécula de agua. El ion metálico se mantiene en su lugar mediante ligandos de aminoácidos, generalmente tres. Los ligandos metálicos conocidos son histidina, glutamato, aspartato o lisina y para la catálisis se necesita al menos otro residuo, que puede desempeñar un papel electrófilo. De las metaloproteasas conocidas, aproximadamente la mitad contiene un motivo HEXXH, que se ha demostrado en estudios cristalográficos que forma parte del sitio de unión del metal. El motivo HEXXH es relativamente común, pero puede definirse de manera más estricta para las metaloproteasas como 'abXHEbbHbc', donde 'a' suele ser valina o treonina y forma parte del complejo S1' subsitio en termolisina y neprilisina, 'b' es un residuo sin carga, y 'c' un residuo hidrófobo. Prolina nunca se encuentra en este sitio, posiblemente porque rompería la estructura helicoidal adoptada por este motivo en las metaloproteasas.

Las metalopeptidasas de la familia M48 son proteínas integrales de membrana asociadas con el retículo endoplásmico y Golgi, que se unen a un ion zinc por subunidad. Estas endopeptidasas incluyen CAAX prenil proteasa 1, que elimina proteolíticamente los tres residuos C-terminales de las proteínas farnesiladas.

Los inhibidores de metaloproteinasa se encuentran en numerosos organismos marinos, incluidos peces, cefalópodos, moluscos, algas y bacterias.

Los miembros de la familia de metalopeptidasas M50 incluyen: proteína de unión a elementos reguladores de esteroles de mamíferos (SREBP), proteasa del sitio 2 y proteasa de Escherichia coli EcfE, proteína de esporulación en etapa IV FB.