Proteasas: enzimas que cortan proteínas y sus funciones biológicas

Clasificación y mecanismo

Las proteasas se agrupan con frecuencia según su mecanismo catalítico más que por su estructura global. Se reconocen ampliamente seis clases catalíticas, cada una definida por la química del sitio activo que se usa para atacar el enlace peptídico:

• Proteasas de serina (utilizan un residuo de serina)
• Proteasas de cisteína (utilizan un residuo de cisteína)
• Proteasas aspárticas (usan residuos de aspartato ácido)
• Metaloproteasas (requieren un ion metálico, por lo general zinc)
• Proteasas de treonina (utilizan un residuo de treonina, como en el proteasoma)
• Proteasas de glutamato (utilizan un residuo de glutamato)

Cada clase puede incluir muchas familias y plegamientos distintos. La especificidad surge de rasgos estructurales que reconocen las cadenas laterales alrededor del enlace escindible, y muchas proteasas se producen como precursores inactivos (zimógenos) que requieren activación para evitar una degradación proteica descontrolada.

Distribución, evolución y diversidad

Las proteasas aparecen en toda la biología: en animales (animales), plantas (plantas), bacterias (bacterias), arqueas (arqueas) y virus (virus). Su presencia en todos los dominios de la vida refleja múltiples orígenes evolutivos independientes y ejemplos de evolución convergente; una química similar del enlace peptídico ha surgido en andamios proteicos no relacionados (evidencia evolutiva). Las bases de datos de familias de proteasas documentan numerosos linajes distintos y especializaciones funcionales.

Funciones, aplicaciones y relevancia médica

Desde el punto de vista biológico, las proteasas son esenciales para la digestión, el recambio proteico celular (por ejemplo, el proteasoma), la coagulación sanguínea, la activación del complemento y la muerte celular programada (caspasas). En clínica, algunas proteasas son dianas farmacológicas y otras se inhiben con fines terapéuticos; entre los fármacos antivirales y antiparasitarios hay inhibidores de proteasas. En la industria, se usan en detergentes, en el tratamiento del cuero, en la producción de alimentos y en biotecnología, donde resulta útil una escisión proteica controlada.

Entre los aspectos prácticos más importantes están el control de la actividad de las proteasas mediante inhibidores endógenos, la estrategia generalizada de producir zimógenos para limitar una actividad prematura y el uso de sustratos e inhibidores sintéticos en investigación y diagnóstico. Comprender la especificidad y la regulación de las proteasas sigue siendo importante para la fisiología, la patología y el desarrollo de nuevos tratamientos y enzimas industriales.

Para introducciones y listas seleccionadas de familias y enzimas conocidas, pueden consultarse recursos generales y bases de datos especializadas. Las obras básicas de texto resumen el mecanismo y las funciones, mientras que la literatura de investigación explora la diversidad estructural, la regulación y las aplicaciones en medicina e industria.