ЗИМОГЕНИ (ПРОФЕРМЕНТИ)

ЗИМОГЕНИ (ПРОФЕРМЕНТИ) — неактивні форми ферментів. У З. активний центр замаскований додатковою ділянкою пептидного ланцюга, він не здатен зв’язуватися з субстратом. Перетворення молекули З. на активний фермент здійснюється шляхом обмеженого протеолізу. При дії цього механізму від проферменту-попередника відщеплюється певний пептидний ланцюг, а в молекулі відбуваються конформаційні зміни, в результаті яких формується активний центр і створюється каталітично активна форма ферменту. За таким механізмом утворюються активні форми більшості протеолітичних ферментів травного каналу, а також активні проази, що є компонентами (факторами) згортальної й фібринолітичної систем крові людини. Так, попередником ферменту шлункового соку людини пепсину є пепсиноген, який активується за допомогою соляної кислоти, що секретується обгорточними клітинами шлунка, та аутокаталітично — під дією самого пепсину. У процесі активації з N-кінця пепсиногену відщеплюється 42 амінокислотних залишки у вигляді суміші пептидів; деякі з цих пептидів діють як інгібітори пепсину, які мають основні властивості, оскільки містять 12 залишків основних амінокислот (лізину й аргініну). Їх вивільнення знижує ізоелектричну точку від рН 3,7 для пепсиногену до оптимального значення рН для дії пепсину — 1,0–2,0, оскільки у ферменті сильно домінують аніонні групи.

Синтез протеїназ в неактивній формі та ряді інших білків-попередників має певне біологічне значення, запобігаючи ушкодженню секреторних клітин тканин, в яких відбувається їх синтез, тобто їх самоперетравлення. Протеолітичні ферменти підшлункової залози також синтезуються й секретуються до дванадцятипалої кишки у вигляді неактивних попередників протеаз, а саме — трипсиногену, трьох хімотрипсиногенів, прокарбоксипептидаз А і В та проеластази, що запобігає самоперетравленню тканини підшлункової залози (таке самоперетравлення відмічають при панкреатиті). Вирішальним етапом активації цих З. є перетворення трипсиногену на активний трипсин, який здійснює активацію всіх інших З., перетворюючи їх на відповідні активні форми. Активацію трипсиногену швидко й ефективно здійснює фермент кишечнику ентеропептидаза внаслідок відщеплення N-кінцевого гексапептиду вал-(асп)4-ліз від молекули З., що супроводжується появою ферментативної активності. Активація хімотрипсиногену також відбувається шляхом вибіркового протеолізу, при якому з одного поліпептидного ланцюга молекули хімотрипсиногену утворюється молекула хімотрипсину, що складається з трьох поліпептидних ланцюгів. У результаті відбувається зближення трьох амінокислотних залишків різних поліпептидних ланцюгів, які тепер знаходяться на таких відстанях один від одного, при яких вони здатні взаємодіяти із субстратом. Таким чином, вибірковий протеоліз можна розглядати як процес запуску конформаційних змін, які забезпечують формування каталітичного центру ферменту.

Активація З. відбувається також при здійсненні низки таких тонкорегульованих процесів, як згортальна й фібринолітична системи крові людини. Механізм згортання крові містить серію перетворень неактивних З. на активні ферменти, яка веде до утворення тромбіну і перетворення фібриногену на фібрин, який і утворює згусток. У нормальних умовах тромбін відсутній у крові й утворюється зі свого неактивного З., білка плазми крові протромбіну під дією протеолітичного ферменту — фактора Ха, який утворюється із З. (фактора Х) при крововтраті. За винятком трьох, усі фактори згортання крові, що активуються, являють собою серинові протеази, З. яких мають амінокислотні послідовності, гомологічні послідовностям трипсиногену, хімотрипсиногену і проеластази. Ця гомологія свідчить про те, що гени З. системи згортання та З. панкреасу в процесі еволюції вийшли із загального гена-попередника.

Структурно подібними до названих вище також є серинові протеази, які беруть участь у системі комплементу. Активація їх З. відбувається подібно до описаних протеаз також за механізмом вибіркового протеолізу.

Біологічна хімія / Л.М. Вороніна, В.Ф. Десенко, Н.М. Мадієвська та ін. — Х., 2000; Губський Ю.І. Біологічна хімія. — К.-Тернопіль, 2000; Основы биохимии: В 3-х т. / А. Уайт, Ф. Хендлер, С. Смит и др. — М., 1981.