La papaína , también conocida como proteinasa I de papaya , es una enzima cisteína proteasa ( EC 3.4.22.2) presente en la papaya ( Carica papaya ) y la papaya de montaña ( Vasconcellea cundinamarcensis ). Es el miembro homónimo de la familia de proteasas similares a la papaína .
Tiene una amplia gama de aplicaciones comerciales en las industrias del cuero, cosmética, textil, detergentes, alimentaria y farmacéutica. En la industria alimentaria, la papaína se utiliza como ingrediente activo en muchos ablandadores de carne comerciales. [1]
La papaína pertenece a una familia de proteínas relacionadas, conocida como familia de proteasas similares a la papaína , con una amplia variedad de actividades, que incluyen endopeptidasas , aminopeptidasas , dipeptidil peptidasas y enzimas con actividad tanto exo como endopeptidasa. [2] Los miembros de la familia de la papaína están muy extendidos y se encuentran en los baculovirus , [3] eubacterias, levaduras y prácticamente en todos los protozoos, plantas y mamíferos. [2] Las proteínas suelen ser lisosomales o secretadas, y se requiere la escisión proteolítica del propéptido para la activación enzimática, aunque la bleomicina hidrolasa es citosólica en hongos y mamíferos. [4] Las cisteína proteinasas similares a la papaína se sintetizan esencialmente como proenzimas inactivas ( zimógenos ) con regiones propéptidos N -terminales. El proceso de activación de estas enzimas incluye la eliminación de regiones propéptidos, que cumplen una variedad de funciones in vivo e in vitro . La prorregión es necesaria para el plegamiento adecuado de la enzima recién sintetizada, la inactivación del dominio peptidasa y la estabilización de la enzima frente a la desnaturalización en condiciones de pH neutro a alcalino. Los residuos de aminoácidos dentro de la prorregión median su asociación con la membrana y desempeñan un papel en el transporte de la proenzima a los lisosomas. Entre las características más notables de los propéptidos está su capacidad para inhibir la actividad de sus enzimas afines y que ciertos propéptidos exhiben una alta selectividad para la inhibición de las peptidasas de las que se originan. [5]
La proteína precursora de papaína contiene 345 residuos de aminoácidos [6] y consta de una secuencia señal (1-18), un propéptido (19-133) y el péptido maduro (134-345). Los números de aminoácidos se basan en el péptido maduro. La proteína está estabilizada por tres puentes disulfuro . Su estructura tridimensional consta de dos dominios estructurales distintos con una hendidura entre ellos. Esta hendidura contiene el sitio activo , que contiene una díada catalítica que se ha comparado con la tríada catalítica de la quimotripsina . La pareja catalítica está formada por los aminoácidos cisteína-25 (de donde obtiene su clasificación) e histidina-159. Se pensaba que el aspartato-158 desempeñaba un papel análogo al papel del aspartato en la tríada catalítica de la serina proteasa , pero eso ha sido refutado desde entonces. [7]
El mecanismo por el cual la papaína rompe los enlaces peptídicos implica el uso de una díada catalítica con una cisteína desprotonada. [8] Un Asn-175 cercano ayuda a orientar el anillo de imidazol de His-159 para permitirle desprotonar el catalítico Cys-25. Luego, esta cisteína realiza un ataque nucleofílico sobre el carbono carbonilo de la estructura peptídica. Esto forma un intermedio acil-enzima covalente y libera el extremo amino del péptido. La enzima es desacilada por una molécula de agua y libera la porción carboxiterminal del péptido. En inmunología, se sabe que la papaína escinde la porción Fc (cristalizable) de las inmunoglobulinas (anticuerpos) de la porción Fab (unión al antígeno).
La papaína es una enzima relativamente resistente al calor, con un rango de temperatura óptimo de 60 a 70 °C. [9]
La papaína prefiere escindirse después de una arginina o lisina precedida por una unidad hidrófoba ( Ala , Val , Leu , Ile , Phe , Trp , Tyr ) y no seguida de una valina . [10]
La papaína descompone las fibras duras de la carne y se ha utilizado desde antes del contacto europeo para ablandar la carne que se come en su Sudamérica natal. Los ablandadores de carne en polvo con papaína como componente activo se venden ampliamente y el uso culinario de la cáscara de papaya ha aparecido en artículos de investigación. [1] [11]
La papaína se puede utilizar para disociar células en el primer paso de las preparaciones de cultivos celulares . Un tratamiento de diez minutos de pequeños trozos de tejido (menos de 1 mm 3 ) permitirá que la papaína comience a escindir las moléculas de la matriz extracelular que mantienen unidas las células. Después de diez minutos, el tejido debe tratarse con una solución inhibidora de proteasa para detener la acción de la proteasa. Si no se trata, la actividad de la papaína conducirá a la lisis completa de las células. Luego se debe triturar el tejido (pasarlo rápidamente hacia arriba y hacia abajo a través de una pipeta Pasteur ) para dividir los trozos de tejido en una suspensión de células individuales .
También se utiliza como ingrediente en varias preparaciones de desbridamiento enzimático , en particular Accuzyme. Se utilizan en el cuidado de algunas heridas crónicas para limpiar el tejido muerto.
La papaína se agrega a algunas pastas de dientes y dulces de menta como blanqueador de dientes. Su efecto blanqueador es mínimo, porque la papaína está presente en bajas concentraciones y se diluye rápidamente con la saliva. Se necesitarían varios meses de uso para que se notara el efecto. [12]
La papaína es el ingrediente principal de Papacarie, un gel utilizado para la eliminación quimiomecánica de la caries dental . No requiere perforación y no interfiere en la fuerza de adhesión de los materiales restauradores a la dentina . [13]
Se sabe que la papaína interfiere con las pruebas de detección de cannabinoides en orina . [14] Se encuentra en algunos productos de desintoxicación de drogas.
Recientemente, se ha demostrado que la papaína se puede utilizar para ensamblar películas delgadas de titania utilizadas en células fotovoltaicas . [15]
La papaína también se ha utilizado para crear un modelo de enfermedad degenerada del disco para evaluar varios tipos de terapias inyectables. [16] [17]
Un anticuerpo digerido por papaína produce tres fragmentos: dos fragmentos Fab de 50 kDa y un fragmento Fc de 50 kDa . El anticuerpo digerido con papaína no puede promover la aglutinación , precipitación , opsonización y lisis ; sin embargo, el fragmento Fab aún puede unirse y neutralizar los antígenos apropiados, lo que se observa más comúnmente en el uso de preparaciones de anticuerpos anti- toxina crotálida de oveja , conocidos como CroFab y en Digibind , un fragmento de antisuero de oveja similar, utilizado para neutralizar el medicamento cardíaco digoxina en situaciones de sobredosis aguda.
La papaína generalmente se produce como un material crudo y seco recolectando el látex del fruto del árbol de papaya. El látex se recoge después de marcar el cuello de la fruta, donde puede secarse sobre la fruta o gotear en un recipiente. A continuación, este látex se seca aún más. Actualmente se clasifica como material crudo y seco. Es necesario un paso de purificación para eliminar sustancias contaminantes. Esta purificación consiste en la solubilización y extracción del sistema enzimático activo de papaína mediante un proceso registrado por el gobierno. Esta papaína purificada puede suministrarse en forma de polvo o líquido.
El 23 de septiembre de 2008, la Administración de Medicamentos y Alimentos de los EE. UU. (FDA) advirtió a las empresas que dejaran de comercializar soluciones salinas equilibradas oftálmicas y productos farmacéuticos tópicos que contengan papaína antes del 4 de noviembre de 2008. La FDA dijo: "Históricamente, los productos farmacéuticos que contienen papaína en forma tópica han sido comercializados sin autorización...". [18] Según la declaración de la FDA sobre el tema, "Estos productos no aprobados han puesto en peligro la salud de los consumidores, desde informes de pérdida permanente de la visión con soluciones salinas equilibradas no aprobadas hasta una caída grave de la presión arterial y un aumento de la frecuencia cardíaca debido a la papaína tópica. productos", afirmó Janet Woodcock , directora del Centro de Evaluación e Investigación de Medicamentos .
Los ungüentos farmacológicos tópicos que contienen papaína se utilizan para eliminar tejido muerto o contaminado en lesiones agudas y crónicas, como úlceras diabéticas, úlceras por presión, úlceras varicosas y heridas traumáticas infectadas. Los nombres comerciales de estos productos incluyen Accuzyme, Allanfil, Allanzyme, Ethezyme, Gladase, Kovia, Panafil, Pap Urea y Ziox. Otros productos se comercializan con los nombres de los ingredientes activos, por ejemplo, ungüento de papaína y urea.
En 2008, la FDA anunció su intención de tomar medidas contra estos productos porque había recibido informes de eventos adversos graves en pacientes que usaban productos que contenían papaína. Los informes incluyeron reacciones de hipersensibilidad (alérgicas) que provocan hipotensión (presión arterial baja) y taquicardia (frecuencia cardíaca rápida). Además, las personas alérgicas al látex también pueden ser alérgicas a la papaya, la fuente de la papaína, lo que implica que las personas con sensibilidad al látex pueden tener un mayor riesgo de sufrir una reacción adversa a un medicamento tópico de papaína.
La FDA recomendó que las personas que tengan inquietudes sobre el uso de preparaciones tópicas de papaína se comuniquen con su proveedor de atención médica para suspender su uso.
