Pepsina

A pepsina exprésase como unha proforma ou cimóxeno, chamada pepsinóxeno, que ten unha estrutura primaria con 44 aminoácidos adicionais no seu extremo N-terminal e unha masa molecular duns 40.000 daltons. Cando o pepsinóxeno perde eses 44 aminoácidos convértese en pepsina.

No estómago, as células principais liberan o pepsinóxeno. Este cimóxeno actívase co ácido clorhídrico (HCl), que foi liberado polas células parietais do revestimento do estómago. A hormona gastrina e o nervio vago desencadean a liberación do pepsinóxeno e do HCl no revestimento estomacal cando se inxire a comida. O ácido clorhídrico crea un ambiente ácido, que permite que o pepsinóxeno se despregue e se clive de modo autocatalítico, xerando así a pepsina (a forma activa). Despois a propia pepsina pode clivar tamén os 44 aminoácidos extra do pepsinóxeno para formar máis pepsina. A pepsina dixire ata o 20% dos enlaces peptídicos das proteínas inxeridas clivando preferentemente despois do extremo N-terminal^[8] entre aminoácidos aromáticos como a fenilalanina, triptófano, e tirosina.^[8] A pepsina mostra unha preferencia a clivar residuos hidrófobos e preferentemente aromáticos nas posicións P1 e P1'. Prodúcese un incremento da susceptibilidade á hidrólise se hai un aminoácido que conteña xofre preto do enlace peptídico, que ten un aminoácido aromático. Por exemplo, a pepsina corta os enlaces Phe¹Val, Gln⁴His, Glu¹³Ala, Ala¹⁴Leu, Leu¹⁵Tyr, Tyr¹⁶Leu, Gly²³Phe, Phe²⁴Phe e Phe²⁵Tyr da cadea B da insulina.^[9] Os péptidos orixinados pola pepsina poden ser dixeridos posteriormente por outras proteases no duodeno. A pepsina almacénase como pepsinóxeno e só se libera cando se necesita. A mucina segregada pola mucosa estomacal é moi resistente á proteólise, polo que serve para protexer a parede do estómago da acción da pepsina.

A pepsina é máis activa en ambientes ácidos que están entre 37 °C e 42 °C.^[10][11] En consecuencia, o seu lugar de síntese e actividade é o estómago (pH 1,5 a 2). A pepsina mostra a súa actividade máxima a pH 2,0 e é inactiva a pH 6,5 e superior; porén, a pepsina non está completamente desnaturalizada ou inactivada irreversiblemente ata o pH 8,0.^[12] Por tanto, a pepsina en solución ata o pH 8,0 pode ser reactivada por medio de reacidificación. A estabilidade da pepsina a pH alto ten implicacións significativas en enfermidades debido ao refluxo laringofarínxeo. A pepsina permanece na larinxe despois dun episodio de refluxo gástrico.^[13][14] Aos pH medios da laringofarinxe (pH 6,8) a pepsina quedaría inactivada pero podería reactivarse nos episodios de refluxo ácido causando danos nos tecidos locais.

A pepsina é unha das principais causas de que se produzan danos na mucosa durante o refluxo laringofarínxeo,^[15][16] xa que permanece na larinxe (que está a pH 6,8) despois dun episodio de refluxo gástrico.^[13][14] Aínda que a pepsina é encimaticmente inactiva neste ambiente, pode permanecer estable e podería reactivarse durante posteriores episodios de refluxo.^[12] A exposición da mucosa larínxea á pepsina encimaticamente activa (pero non á pepsina inactivada reversiblemente ou ao ácido) causa unha redución da expresión de proteínas protectoras e deste modo increméntase a susceptibilidade da larinxe a sufrir danos.^[12][13][14]

A pepsina pode tamén causar danos na mucosa durante os refluxos que son só feblemente ácidos ou non ácidos, porque pode entrar no interior das células. O refluxo deste tipo está correlacionado coa aparición de síntomas e lesións na mucosa.^{[17][18][19][20]} En condicións non ácidas (pH neutro), a pepsina entra dentro das células das vías aéreas superiores como a larinxe e a hipofarinxe por un proceso denominado endocitose mediada por receptor.^[21] Actualmente descoñécese cal é o receptor que se utiliza na endocitose da pepsina. Cando a pepsina é captada pola célula, almacénase en vesículas intracelulares con pH baixo, nas cales recupera a súa actividade encimática. A pepsina retense dentro da célula durante períodos de ata 24 horas.^[22] Esta exposición á pepsina a pH neutro e a endocitose da pepsina causa cambios na expresión xenética asociada coa inflamación, o que está na base dos signos e síntomas do refluxo,^[23] e na progresión de tumores.^[24] Estas e outras investigacións ^[25] implican á pepsina na carcinoxénese atribuída ao refluxo gástrico.

A pepsina en mostras das vías aéreas considérase que é un marcador sensible e específico do refluxo laringofarínxeo.^[26][27] Estase a investigar no desenvolvemento de terapias dirixidas contra a pepsina e de ferramentas diagnósticas para o refluxo gástrico.

As pepsinas deben ser almacenadas no laboratorio a temperaturas moi baixas (entre −80 °C e −20 °C) para impedir a súa autólise (autoclivaxe).

A pepsina pode inhibirse por pHs altos ou por compostos inhibidores. A pepstatina é un composto de baixa masa molecular que é un potente inhibidor específico das proteases ácidas, e ten un Ki de arredor de 10⁻¹⁰ M para a pepsina. Pénsase que o residuo estatil da pepstatina é o responsable da inhibición da pepsina; a estatina é un análogo potencial do estado de transición para a catálise realizada pola pepsina e outras proteases ácidas. A pepstatina non se une covalentemente á pepsina, polo que a inhibición que exerce é reversible.^[28] O 1-bis(diazoacetil)-2-peniletano inactiva reversiblemente a pepsina a pH 5, reacción que é acelerada pola presenza de Cu(II).^[29]

A pepsina tamén sofre retroinhibición, xa que un produto da dixestión das proteínas fai diminuír a velocidade da reacción ao inhibir a pepsina.^[30][31]

A pepsina comercial extráese da capa glandular dos estómagos de porco. É un compoñente (xunto coa quimosina) do callo utilizado para callar o leite durante a fabricación do queixo. A pepsina utilízase para diversas aplicacións na produción de alimentos: modifica e proporciona calidades para o batido á proteína de soia e á xelatina,^[32] modifica as proteínas vexetais para o seu uso en aperitivos non lácteos, úsase para facer cereais precocidos para preparar cereais quentes instantáneos ^[33] e prepara os hidrolizados de proteínas vexetais para o seu uso na aromatización de alimentos e bebidas. Utilízase na industria dos curtidos para eliminar o pelo e tecidos residuais dos coiros e na recuperación da prata de películas fotográficas descartadas ao dixerir a capa de xelatina que retén a prata.^[34] A pepsina foi historicamente un aditivo da marca de goma de mascar Beemans gum do Dr. Edward E. Beeman. Tamén lle deu nome á bebida refrescante Pepsi-Cola, que orixinalmente se formulaba con pepsina e noces de cola.

A pepsina úsase na preparación dos fragmentos F(ab')2 dos anticorpos. Nalgúns ensaios é preferible usar só a porción que se une ao antíxeno (Fab) do anticorpo. Para estas aplicacións, os anticorpos poden ser dixeridos encimaticamente para producir fragmentos Fab ou F(ab')2 do anticorpo. Para producir un fragmento F(ab')2 pode dixerirse unha IgG con pepsina, a cal cliva as cadeas pesadas da rexión bisagra. Unha ou máis das pontes disulfuro que unen as cadeas pesadas na rexión bisagra son preservadas, polo que as dúas rexións Fab de unión ao antíxeno permanecen xuntas, orixinando unha molécula divalente (é dicir, que contén dous sitios de unión ao anticorpo), de aí a denominación F(ab')2. As cadeas lixeiras permanecen intactas e unidas á cadea pesada. O fragmento Fc é dixerido en pequenos péptidos. Os fragmentos Fab xéranse pola clivaxe de IgG con papaína en lugar de con pepsina. A papaína cliva a IgG por encima da rexión bisagra que contén pontes disulfuro que unen as cadeas pesadas, pero por debaixo do sitio da ponte disulfuro entre a cadea lixeira e a pesada. Isto xera dous fragmentos Fab separados monovalentes (que conteñen un só sitio de unión ao anticorpo) e un fragmento Fc intacto. Os fragmentos poden purificarse por xelfiltración, intercambio iónico, ou cromatografía de afinidade.^[35]

Os fragmentos de anticorpos Fab e F(ab')2 utilízanse en ensaios nos que a presenza do fragmento Fc podería causar problemas, xa que se uniría a un receptor de leucocitos ou se uniría ao sistema do complemento do plasma sanguíneo, o que lisaría as células. Os fragmentos F(ab')2 e en grande medida o Fab permiten unha localización máis exacta da rexión diana do antíxeno, por exemplo na tinguidura dos tecidos para microscopía electrónica. A divalencia do fragmento F(ab')2 permite que se formen enlaces cruzados cos antíxenos, facilitando o uso de ensaios de precipitación, agregación celular por medio de antíxenos de superficie, ou ensaios de rosetting (os eritrocitos únense arredor dunha célula central adoptando un aspecto de flor).^[36]

Os seguintes tres xenes codifican encimas pepsinóxeno A idénticos:

Existe un cuarto xene humano que codifica a gastricsina tamén chamada pepsinóxeno C:

• Quimotripsina
• Tripsina

• Base de datos en liña MEROPS para as peptidases e os seus inhibidores: Pepsina A A01.001 Arquivado 20 de marzo de 2008 en Wayback Machine., Pepsina B A01.002 Arquivado 21 de decembro de 2007 en Wayback Machine., Pepsina C (Gastricsina) A01.003 Arquivado 02 de xuño de 2020 en Wayback Machine.
• MeshName - Pepsin+A [1]
• MeshName - Pepsinogens [2]
• MeshName - Pepsinogen+A [3]
• MeshName - Pepsinogen+C [4]
• Beemans Gum