ペプシノーゲンはペプシンのチモーゲン、哺乳動物の胃の中でタンパク質の消化を実施するための責任の主要な加水分解酵素です。チモーゲンまたはプロ酵素は、不活性な酵素前駆体です。
その活性化は、機能的な活性部位の形成を引き起こすタンパク質の三次元構造の変化に依存します。これらの変化は、ほとんどの場合、タンパク質のセグメントのタンパク質分解による分解と一致します。
ペプシノーゲンの触媒活性型であるペプシンの三次元構造。Wikimedia CommonsのEuropean Bioinformatics InstituteのJawahar SwaminathanとMSDスタッフによる
したがって、ペプシノーゲンは、必要なペプチダーゼ活性を獲得し、食物摂取後に胃でのタンパク質の消化を促進するために、構造変化を受ける必要があります。
構造
ペプシノーゲンは、アスパラギン酸プロテイナーゼの大きなファミリーに属する371アミノ酸のタンパク質であり、その活性中心にアスパラギン酸残基を持っていることを特徴としています。
その四次構造は、X線結晶解析技術を使用してブタで発現されたタンパク質について初めて決定され、その結果は、タンパク質の成熟型または活性型であるペプシンが示す結果と同様でした。
したがって、発見された唯一の違いは、ペプシノーゲンにおける、活性部位の裂け目に折りたたまれた44アミノ酸のペプチドの存在です。この位置では、このプロテアーゼと分解されるタンパク質との相互作用が妨げられます。
このペプチドは、切断されて活性酵素を生じ、タンパク質のアミノ末端に位置します。
それはプラグとしてのみ機能するので、ペプシノーゲンがタンパク質を分解できないことは、活性中心の構造的変形によるものではありません。それどころか、それは酵素の両方の形態で同じコンフォメーションのままです。
この意味で、ペプシノーゲンの結晶構造が、アスパラギン酸プロテイナーゼの大きなファミリーに属する他のチモーゲンの構造のおおよそのモデルを構成していることは注目に値します。
特徴
人生の初めに、ペプシン（ペプシノーゲンの活性型）は牛乳の消化に重要です。その後、その機能は、それらの容易な吸収を促進するために、食事性タンパク質をそれらの構成要素（アミノ酸）に分解することです。
合成と分泌
ペプシノーゲンは、胃粘膜の主細胞と基底細胞によって合成されます。その後、それはそれらの放出が必要とされる時までこれらの細胞の細胞質に残る分泌小胞に保存されます。
したがって、このチモーゲンの分泌は規制されているプロセスです。エキソサイトーシスを介してサイトゾルに存在する小胞からの放出には、ホルモンおよび神経刺激が必要です。胃酵素セクレチンおよびガストリン、ならびにアセチルコリン、コレシストキニン、上皮成長因子、および一酸化窒素のレベルの上昇は、それらの合成および分泌を刺激します。
さらに、哺乳動物の分泌経路の研究で一般的に使用される細胞株であるAtT20細胞を用いて行われた実験は、サイクリックAMPの増加も前記分泌を誘導できることを示した。
正常な胃の分泌に加えて、血液と尿の両方で比較的少量のペプシノーゲンが検出されているため、ウロペプシノーゲンと呼ばれています。
ウロペプシノーゲンの起源、およびそれが両方の場所で果たすことができる役割は、未定のままです。しかし、胃が完全に除去された患者に欠如していることは、その起源も胃であることを示しているようです。
タイプ
これまでペプシノーゲンの2つの主要なタイプが説明されています：ペプシノーゲンIとペプシノーゲンII。どちらのタイプも触媒活性に違いはなく、塩酸依存性のタンパク質加水分解によっても活性化されます。
ペプシノーゲンIは、胃粘膜の主細胞と基底細胞の両方によって合成および分泌されます。したがって、その分泌は、胃腺が完全に消失することを特徴とする胃疾患である慢性萎縮性胃炎の患者では減少します。
後者とは異なり、ペプシノーゲンII（PGII）は、胃粘膜の一部である実質的にすべての細胞によって合成されますが、より顕著には、幽門洞粘膜の細胞と十二指腸に存在するブリュナー腺を構成する細胞によって合成されます。 。
慢性萎縮性胃炎の患者では、このタイプのペプシノーゲンがペプシノーゲンI分泌の減少を補います。
異なる細胞から分泌されることによってのみ区別されるこれら2つのタイプのペプシノーゲンの存在は、冗長に見えるかもしれません。ただし、必要な場合は常にペプシン合成を確実にするための進化的適応である可能性があります。
アクティベーション
ペプシノーゲンは、活性部位の空洞に存在する44アミノ酸のペプチドが除去された産物であるペプシンに変換されると、触媒活性を獲得します。
その最適な機能は、1.5から2の範囲の低いpH値に依存します。生理学的条件下では、これらの値は細胞内チャネルでの塩酸の分泌によって維持されます。
胃レベルでの酸消化は、すべての動物で起こるわけではありません。その例としては、ペプシノーゲンを欠く昆虫などがあります。ただし、胃のある脊椎動物には消化作用があります。
主細胞の分泌小胞に貯蔵されているペプシノーゲンは、必要なときに胃管に放出されます。胃の内腔に到達すると、酸性環境からペプシンに変換され、より多くのペプシノーゲン分子によって活性化されます。
内因性神経線維と外因性迷走神経刺激の作用により、ペプシノーゲンの生成が刺激され、HCl、ガストリン、ヒスタミンの生成も刺激されます。一方、ヒスタミンとガストリンは壁細胞を刺激してHClを分泌させます。
ペプシンは、すべてのエンドペプチダーゼと同様に、タンパク質のアミノ酸間の特定の結合に作用して、より小さなペプチドを生成します。
言い換えると; タンパク質の内部ペプチド結合を加水分解します。その作用は芳香族アミノ酸（フェニルアラニン、チロシン）に近いペプチド結合に最も効果的です。その親チモーゲンとは異なり、6を超えるpH値でのペプシンの適応変化は、触媒活性の不可逆的な低下を引き起こします。
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