La papaína , también conocida como proteinasa I de la 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 las proteasas similares a la papaína .
Tiene una amplia gama de aplicaciones comerciales en las industrias del cuero, la cosmética, los textiles, los detergentes, la alimentación y la 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 la familia de proteasas similares a la papaína , con una amplia variedad de actividades, incluyendo endopeptidasas , aminopeptidasas , dipeptidil peptidasas y enzimas con actividad tanto exo- como endopeptidasa. [2] Los miembros de la familia de la papaína están muy extendidos, se encuentran en baculovirus , [3] eubacterias, levaduras y prácticamente todos los protozoos, plantas y mamíferos. [2] Las proteínas son típicamente lisosomales o secretadas, y la escisión proteolítica del propéptido es necesaria para la activación enzimática, aunque la bleomicina hidrolasa es citosólica en hongos y mamíferos. [4] Las cisteína proteasas similares a la papaína se sintetizan esencialmente como proenzimas inactivas ( zimógenos ) con regiones propéptido N -terminales. El proceso de activación de estas enzimas incluye la eliminación de regiones propéptido, que cumplen una variedad de funciones in vivo e in vitro . La proregión es necesaria para el plegamiento adecuado de la enzima recién sintetizada, la inactivación del dominio peptidasa y la estabilización de la enzima contra la desnaturalización en condiciones de pH neutro a alcalino. Los residuos de aminoácidos dentro de la proregión 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 se encuentra 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 la 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 díada 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 desde entonces se ha desmentido. [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 Cys-25 catalítico. Esta cisteína luego realiza un ataque nucleofílico en el carbono carbonílico de una cadena principal de péptido. Esto forma un intermediario 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 (que se une 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 por 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 consume en su América del Sur natal. Los ablandadores de carne en forma de 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 a las células. Después de diez minutos, el tejido debe tratarse con una solución de inhibidor de proteasa para detener la acción de la proteasa. Si no se trata, la actividad de la papaína provocará una lisis completa de las células. A continuación, el tejido debe triturarse (pasarse rápidamente de arriba a abajo a través de una pipeta Pasteur ) para romper los trozos de tejido en una suspensión de una sola célula .
También se utiliza como ingrediente en diversas preparaciones de desbridamiento enzimático , en particular Accuzyme, que se utilizan en el cuidado de algunas heridas crónicas para limpiar el tejido muerto.
La papaína se añade a algunas pastas de dientes y caramelos de menta como blanqueador dental. 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 tener un efecto notable. [12]
La papaína es el ingrediente principal de Papacarie, un gel utilizado para la eliminación quimiomecánica de caries dentales . 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 en las pruebas de detección de drogas en orina para cannabinoides . [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 titanio utilizadas en células fotovoltaicas . [15]
La papaína también se ha utilizado para crear un modelo de enfermedad de disco degenerado para evaluar varios tipos de terapias inyectables. [16] [17]
Un anticuerpo digerido con 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 todavía puede unirse y neutralizar los antígenos apropiados, lo que se observa más comúnmente en el uso de preparaciones de anticuerpos de toxina anti- crotálidos 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 se produce generalmente como un material crudo y seco, recogiendo el látex del fruto del árbol de papaya. El látex se recoge después de hacer una incisión en el cuello del fruto, donde puede secarse sobre el fruto o gotear en un recipiente. Luego, este látex se seca aún más. Ahora se clasifica como un material crudo y seco. Es necesario un paso de purificación para eliminar las sustancias contaminantes. Esta purificación consiste en la solubilización y extracción del sistema enzimático activo de la papaína a través de 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 Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) advirtió a las empresas que dejaran de comercializar soluciones salinas equilibradas oftálmicas y productos farmacéuticos tópicos que contuvieran papaína antes del 4 de noviembre de 2008. La FDA dijo: "Los productos farmacéuticos que contienen papaína en forma tópica históricamente se han comercializado sin aprobación...". [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 a causa de los productos tópicos de papaína", dijo Janet Woodcock , directora del Centro de Evaluación e Investigación de Medicamentos .
Los ungüentos 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 infectadas por traumatismos. Los nombres comerciales de estos productos incluyen Accuzyme, Allanfil, Allanzyme, Ethezyme, Gladase, Kovia, Panafil, Pap Urea y Ziox. Otros productos se comercializan bajo 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 incluían reacciones de hipersensibilidad (alérgicas) que provocan hipotensión (presión arterial baja) y taquicardia (frecuencia cardíaca acelerada). 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 producto farmacéutico tópico que contenga 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.
