Una carboxipeptidasa ( número EC 3.4.16 - 3.4.18) es una enzima proteasa que hidroliza (escinde) un enlace peptídico en el extremo carboxilo terminal (C-terminal) de una proteína o péptido . Esto contrasta con las aminopeptidasas , que escinden enlaces peptídicos en el extremo N de las proteínas. Los 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 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 participan 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 péptidos en el primer enlace amida o polipéptido en el extremo C-terminal de la cadena. Las carboxipeptidasas actúan reemplazando el agua del sustrato con un grupo carbonilo (C=O). La reacción de hidrólisis de la carboxipeptidasa A tiene dos hipótesis mecanicistas, a través de un agua nucleófila y a través de un anhídrido.
En el primer mecanismo propuesto, se favorece una vía de agua promovida cuando Glu270 desprotona el agua nucleofílica. El ion Zn 2+ , junto con residuos cargados positivamente, disminuye el pKa del agua unida a aproximadamente 7. Glu 270 tiene un doble papel en este mecanismo ya que actúa como base para permitir el ataque al grupo carbonilo amida durante la fase nucleofílica. suma. Actúa como ácido durante la eliminación cuando el protón del agua se transfiere al grupo de nitrógeno saliente. El oxígeno del grupo amida carbonilo no se coordina con el Zn 2+ hasta la adición del agua. La desprotonación del agua coordinada con Zn 2+ por Glu 270 proporciona un nucleófilo de hidróxido activado que ataca al grupo carbonilo amida en el enlace peptídico en una adición nucleófila. Los intermedios 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 intermedios cargados negativamente. El hidróxido unido a zinc 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 al grupo carbonilo, y luego la interacción de Glu270 con 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 de 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 denomina " glutamato carboxipeptidasa ".
Una serina carboxipeptidasa que escinde el residuo C-terminal de 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, pero no todas, se producen inicialmente en 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) mediante la enzima tripsina . Este mecanismo asegura que las células en las que se produce la procarboxipeptidasa A no sean digeridas.