Una carboxipeptidasa ( número CE 3.4.16 - 3.4.18) es una enzima proteasa que hidroliza (escinde) un enlace peptídico en el extremo carboxiterminal (C-terminal) de una proteína o péptido . Esto contrasta con una aminopeptidasa , que escinde enlaces peptídicos en el extremo N-terminal de las proteínas. Los seres humanos, los animales, las bacterias y las plantas contienen varios tipos de carboxipeptidasas que tienen diversas funciones que van desde el catabolismo hasta la maduración de proteínas. Se han discutido al menos dos mecanismos. [1]
Los estudios iniciales sobre las carboxipeptidasas se centraron en las carboxipeptidasas pancreáticas A1, A2 y B en la digestión de los alimentos. Sin embargo, la mayoría de las carboxipeptidasas no están involucradas en el catabolismo . En cambio, ayudan a madurar las proteínas, por ejemplo, la modificación postraduccional . También regulan procesos biológicos, como la biosíntesis de péptidos neuroendocrinos como la insulina que requiere una carboxipeptidasa. Las carboxipeptidasas también funcionan en la coagulación sanguínea , la producción de factores de crecimiento , la cicatrización de heridas , la reproducción y muchos otros procesos.
Las carboxipeptidasas hidrolizan los péptidos en el primer enlace amida o polipeptídico del extremo C-terminal de la cadena. Las carboxipeptidasas actúan reemplazando el agua del sustrato por un grupo carbonilo (C=O). La reacción de hidrólisis de la carboxipeptidasa A tiene dos hipótesis mecanísticas, a través de un agua nucleófila y a través de un anhídrido.
En el primer mecanismo propuesto, se favorece una vía de agua promovida ya que Glu270 desprotona el agua nucleófila. El ion Zn 2+ , junto con los residuos cargados positivamente, disminuye el pKa del agua unida a aproximadamente 7. Glu 270 tiene un papel doble en este mecanismo, ya que actúa como una base para permitir el ataque al grupo carbonilo de la amida durante la adición nucleofílica. Actúa como un ácido durante la eliminación cuando el protón del agua se transfiere al grupo nitrógeno saliente. El oxígeno en el grupo carbonilo de la amida no se coordina con el Zn 2+ hasta la adición del agua. La desprotonación del agua coordinada con el Zn 2+ por Glu 270 proporciona un nucleófilo hidróxido activado que ataca al grupo carbonilo de la amida en el enlace peptídico en una adición nucleofílica. Los intermediarios cargados negativamente que se forman durante la hidrólisis son estabilizados por el ion Zn 2+ . La interacción entre el grupo carbonilo y la arginina vecina, Arg 217, también estabiliza los intermediarios cargados negativamente. El hidróxido unido al cinc interactúa con la amida con la estabilización electrostática del estado de transición proporcionada por el ion Zn 2+ y la arginina vecina.
El segundo mecanismo propuesto a través de un anhídrido tiene pasos similares, pero hay un ataque directo de Glu270 sobre el grupo carbonilo y luego la interacción de Glu270 sobre la amida unida a Zn 2+ forma un anhídrido que posteriormente puede ser hidrolizado por agua.
Las carboxipeptidasas generalmente se clasifican en una de varias familias según su mecanismo de sitio activo.
Estos nombres no se refieren a la selectividad del aminoácido que se escinde.
Otro sistema de clasificación para las carboxipeptidasas se refiere a su preferencia de sustrato.
Una metalocarboxipeptidasa que escinde un glutamato C-terminal del péptido N -acetil- L -aspartil- L -glutamato se llama " glutamato carboxipeptidasa ".
Una serina carboxipeptidasa que escinde el residuo C-terminal de los péptidos que contienen la secuencia -Pro-Xaa (Pro es prolina, Xaa es cualquier aminoácido en el extremo C de un péptido) se llama " prolil carboxipeptidasa ".
Algunas carboxipeptidasas, aunque no todas, se producen inicialmente en una forma inactiva; esta forma precursora se denomina procarboxipeptidasa. En el caso de la carboxipeptidasa A pancreática, la forma inactiva del zimógeno (procarboxipeptidasa A) se convierte en su forma activa (carboxipeptidasa A) por acción de la enzima tripsina . Este mecanismo garantiza que las células en las que se produce la procarboxipeptidasa A no sean digeridas.