พาเพอิน

พาเพอิน (อังกฤษ: papain เสียงอ่านภาษาอังกฤษ: /pəˈpeɪɪn/) หรือ พาพายาโพรทีเนส I (อังกฤษ: papaya proteinase I) เป็นซิสทีอีนโพรทีเอสตัวหนึ่ง มีฤทธิ์เป็นเอนไซม์โปรตีน พบมากในยางมะละกอ

พาเพอิน
โครงสร้างแบบริบบิ้นของพาเพอิน
Identifiers
EC number	3.4.22.2
CAS number	9001-73-4
IntEnz	IntEnz view
BRENDA	BRENDA entry
ExPASy	NiceZyme view
KEGG	KEGG entry
MetaCyc	metabolic pathway
PRIAM	profile
PDB	structures
Search PMC articles PubMed articles

กลุ่มโปรตีนของพาเพอิน

พาเพอินจัดอยู่ในกลุ่มโปรตีนที่มีกิจกรรมหลากหลาย รวมไปถึง เอนโดเพปทิเดส อะมิโนเพปทิเดส ไดเพปทิดิลเพปทิเดส และเอนไซม์ที่มีกิจกรรมทั้งเอกโซและเอนโดเพปทิเดส สมาชิกของโปรตีนกลุ่มนี้พบได้ทั่วไปอย่างกว้างขวาง เช่นในแบคิวโลไวรัส ยูแบคทีเรีย ยีสต์ รวมทั้งโพรโทซัว พืช และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมทั้งหมด โปรตีนเหล่านี้ปกติจะเป็นตัวแบ่งแยกในรูปไลโซโซมหรือสารคัดหลั่งและตัวย่อยสลายโปรตีนของโพรเพปไทด์ ซึ่งจำเป็นต่อกิจกรรมของเอนไซม์ ถึงแม้ว่าบลีโอไมซินไฮโดรเลสจะเป็นน้ำในเซลล์ของเห็ดราและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม ซิสทีอีนโพรทีเอสต่าง ๆ ที่คล้ายพาเพอินถูกสังเคราะห์ขึ้นเป็นหลักจากโพรเอนไซม์ที่ไร้ฤทธิ์ (ไซโมเจน) ด้วยบริเวณโพรเพปไทด์ปลายเอ็น กระบวนการที่ทำให้เกิดฤทธิ์ของเอนไซม์เหล่านี้รวมไปถึงการขจัดบริเวณโพรเพปไทด์ ซึ่งมีการทำงานหลากหลายทั้งภายในและภายนอก (in vivo & in vitro) บริเวณเริ่มแรกเป็นสิ่งที่จำเป็น เพื่อให้การพับทบของเอนไซม์ที่สังเคราะห์ใหม่เป็นไปอย่างถูกต้อง เพื่อให้ขอบเขตเพปทิเดสไร้ฤทธิ์ และเพื่อรักษาเสถียรภาพของเอนไซม์ที่ต้านทานการแผลงโครงสร้างเมื่อสภาพพีเอชเปลี่ยนจากกลางไปเป็นเบส กรดอะมิโนที่เป็นเศษตกค้างอยู่ภายในบริเวณเริ่มแรกจะถูกถ่ายออกไปยังชั้นเยื่อหุ้มของมัน และจะมีบทบาทในการส่งถ่ายโพรเอนไซม์ไปยังไลโซโซม คุณลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของโพรเพปไทด์คือ ความสามารถในการยับยั้งกิจกรรมของเอนไซม์ที่มีคุณสมบัติคล้ายกัน และโพรเพปไทด์เจาะจงบางชนิดจะแสดงสมรรถนะการเลือกอย่างสูงเพื่อยับยั้งเพปทิเดสจากที่ที่มันถูกสร้างขึ้นมา

โครงสร้าง

โปรตีนที่เป็นสารตั้งต้นของพาเพอินประกอบขึ้นจากกรดอะมิโนที่เป็นเศษตกค้าง 345 โมเลกุล ซึ่งประกอบด้วยลำดับสัญญาณ (1-18) โพรเพปไทด์ (19-133) และเพปไทด์สมบูรณ์ (134-345) จำนวนของกรดอะมิโนขึ้นอยู่กับเพปไทด์สมบูรณ์ โปรตีนนี้เสถียรด้วยพันธะไดซัลไฟด์สามพันธะ โครงสร้างสามมิติของมันประกอบด้วยขอบเขตโครงสร้างสองแบบต่างกันโดยมีร่องเว้าระหว่างกลาง ร่องเว้านี้เป็นตำแหน่งออกฤทธิ์ที่บรรจุแคแทไลติกไดแอด ซึ่งถูกทำให้เหมือนแคแทไลติกไทรแอดของไคโมทริปซิน แคแทไลติกไดแอดดังกล่าวสร้างขึ้นจากกรดอะมิโนสองชนิดได้แก่ ซิสทีอีน-25 และ ฮิสทิดีน-159 เคยมีข้อสันนิษฐานว่า แอสพาร์เทต-158 มีบทบาทการทำงานคล้ายกับแอสพาร์เทตที่อยู่ในแคแทไลติกไทรแอดของเซรีนโพรทีเอส แต่ต่อมาก็พิสูจน์แล้วว่าผิด ถึงกระนั้นก็ตาม แอสพาร์เทต-158 ก็ดูเหมือนว่าไม่ได้มีบทบาทอะไร

ฟังก์ชัน

กลไกทำลายพันธะเปปไทด์เกี่ยวพันธ์กับการสูญเสียโปรตอนหรือการดึงโปรตอนของ ซีสเทอีน-25 โดยการกระทำของ ฮีสทิดีน-159.แอสปาเตท-175 ช่วยปรับทิศทางวงแหวานอิมิดาโซล ของฮีสทิดีน-159เพื่ออนุญาตให้เกิดการสูญเสียโปรตรอนไป จากนั้น ซีสเทอีน-25 จึงทำปฏิกิริยาnucleophilic กับคาร์บอนของหมู่คาร์บอนิล ที่แกนเปปไทด์หลัก, อะมิโนตัวสุดท้ายที่สามารถหลุดได้ของเปปไทด์ และสร้างพันธะโควาเลนต์ระหว่างหมู่ acylกับเอนไซม์ เอนไซม์ถูกดึงหมู่ acyl ออกโดยโมเลกุลน้ำ และนำโปรตรอนตัวสุดท้ายที่หมู่คาร์บอกซีของเปปไทด์ออกด้วย พาเพอินเป็นเอนไซม์ที่ค่อนข้างต้านทานความร้อนได้,ช่วงอุณหภูมิที่ดีที่สุดคือ 60-70 องศาเซลเซียส พาเพอินชอบยึดติดอยู่กับพวก อาร์จินีนหรือไลซีนซึ่งเป็นพวกไม่ชอบน้ำมากกว่าอะมิโนชนิดอื่นๆที่ไม่ชอบน้ำเช่นกัน

ประโยชน์

ประโยชน์ของมันคือทำลายเส้นใยที่มีเนื้อเหนียวและถูกนำมาใช้เป็นพันๆปีในท้องถิ่นทางภาคใต้ของอเมริกาพาเพอินในรูปแบบของผงเมื่อนำมาผสมกับน้ำ สามารถทำเป็นยารักษาแผลได้ที่บ้าน เวลาที่โดนเหล็กในจากผึ้ง แตน หรือยุงกัดและบาดแผลจากปลากระเบน จะไปทำลายโปรตีนในสารพิษ พาเพอินสามารถแยกเซลล์ออกจากขั้นตอนแรกของการเตียมอาหารเลี้ยงเชื้อ เนื้อเยื่อที่มีขนาดเล็ก ซึ่งสามารถใช้เวลา 10 นาทีในการย่อยสลาย extracellular matrix ของโมเลกุลที่จับตัวกันไว้แน่น แล้วหลังจาก 10 นาทีต่อมา เนื้อเยื่อจะมีการซ่อมแซมตัวเองป้องกันจากการถูกย่อยสลายจากพาเพอิน เนื้อเยื่อจะถูกบดละเอียดอย่างรวดเร็วโดยผ่าน Pasteur pipetteจนเป็นเซลล์เดียว นอกจากนี้สามารถนำไปใช้เป็นองค์ประกอบของเอนไซม์ของไวรัส เอน”ซม์ Accuzyme นำไปใช้ในการล้างแผลที่มีเนื้อเยื่อตายได้ เราสามารถพบว่าพาเพอินเป็นส่วนผสมในยาสีฟัน หรือmints ซึ่งทำให้ฟันขาว อย่างไรก็ตามpapainที่อยุ่ในยาสีฟันหรือmintsมีผลในการทำให้ฟันขาวน้อยมาก เพราะปริมาณความเข้มข้นของพาเพอินในยาสีฟันหรือmintsมีอยู่ต่ำมากและพาเพอินจะถูกเจือจางอย่างรวดเร็วด้วย้ำลายของคนเรา การใช้ผลิตภัณฑ์ไวท์เทนนิ่งอาจจะต้องใช้เวลาหลายเดือนในการที่จะทำให้ฟันขาวอย่างเห็นได้ชัด. พาเพอินยังเป็นส่วนผผสมหลักของPapacarieซึ่งเป็นเจลที่ใช้ในchemochemicalเพื่อรักษาโรคฟันผุ

ผลิตภัณฑ์

พาเพอินที่ผลิตมักจะเป็นแบบแห้ง โดยการเก็บรวบรวมน้ำยางจากผลของต้นมะละกอ น้ำยางจะถูกเก็บรวบรวมหลังจากที่ต้นมะละกอถูกทำให้เป็นรอยหรือเป็นแผลจากการกรีดจนมีน้ำยางหยดลงในภาชนะ หลังจากน้ำยางนี้ที่แห้งแล้ว จะถูกจัดเก็บในรูปของวัสดุแห้ง ขั้นตอนในการทำให้บริสุทธิ์นี้มีความจำเป็นต้องเอาสารปนเปื้อนออก การทำให้บริสุทธิ์นี้ประกอบด้วยการละลายและการสกัดเอาเอนไซม์ที่ใช้งานได้ออก อย่างเป็นระบบ จนได้เป็นพาเพอินที่บริสุทธิ์ พาเพอินหลังจากที่ผ่านกระบวนการดังกล่าวแล้วอาจนำมาทำในรูปแบบผงหรือของเหลวก็ได้

การดำเนินการโดยองค์กรอาหารและยา เพื่อจำกัดผลิตภัณฑ์ของพาเพอิน

วันที่ 23 กันยายน 2008 องค์กรอาหารและยา เตือนบริษัทหยุดยา ที่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบที่ที พาเพอินอยู่ ในตลาด วันที่ 4 พฤศจิกายน 2008 ทางองค์กรอาหารและยากล่าวว่า ผลิตภัณฑ์ยาที่มีความจำเพาะต่อพาเพอินในอดีตที่เคยได้รับการอนุมัติให้มีการขายอยู่ในตลาด มีรายงานว่าผลิตภัณฑ์เหล่านี้ไม่ได้มีการอนุมัติถึงอันตรายของสุขภาพผู้บริโภคที่เกิดขึ้น จากรายงานการสูญเสียดวงตาหรือการมองเห็น ที่เกิดขึ้นสังเกตได้ชัดเจนว่าสาเหตุมาจากการสูญเสียสมดุลเกลือโซลูชั่นมีค่าลดลงอย่างรุนแรง ในกระแสเลือดและค่าอัตราการเต้นของหัวใจที่เพิ่มสูงขึ้น Janet Woodcock ผู้อำนวยการองค์กรกล่าวถึงการประเมินผลและการวิจัย ขององค์สหรัฐได้ประกาศไว้ดังต่อไปนี้ว่า เกี่ยวข้องกับผลผลิตจากพาเพอินที่ยังไม่ผ่านการอนุมัติเช่น ขี้ผึ้งทำจากพาเพอิน ที่สามารถใช้ประโยชน์ได้หลายอย่าง คือ เพื่อเอาเนื่อเยื่อที่ตายแล้ว หรือเนื้อเยื่อที่เกิดการติดเชื้ออย่างฉับพลัน , แผลเรื้อรัง เช่นแผลที่เกิดจากเบาหวาน แผลกดทับ แผลโป่งขด ชื่อทางการค้าของผลิตภัณฑ์เหล่านี้ คือ Accuzyme, Allanfil, Allanzyme, Ethezyme, Gladase, Kovia, Panafil, Pap Urea, และ Ziox นอกจากนี้ยังรวมถึงผลิตภัณฑ์ที่มีชื่อของปาเปนเป็นส่วนผสมอยู่ด้วย เช่น พาเพอินยูเรีย

อ้างอิง

1. Rawlings ND, Barrett AJ (1994). "Families of cysteine peptidases". Meth. Enzymol. 244: 461–486. doi:10.1016/0076-6879(94)44034-4. PMID 7845226.
2. Rawlings ND, Barrett AJ (1993). "Evolutionary families of peptidases". Biochem. J. 290: 205–218. PMC 1132403. PMID 8439290.
3. Sebti SM, Lazo JS, DeLeon JC (1987). "Purification, characterization, and amino acid composition of rabbit pulmonary bleomycin hydrolase". Biochemistry. 26 (14): 4213–4219. doi:10.1021/bi00388a006. PMID 3117099.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
4. Yamamoto Y, Takahashi SY, Kurata M, Watabe S, Murakami R (2002). "Novel cysteine proteinase inhibitors homologous to the proregions of cysteine proteinases". Curr Protein Pept Sci. 3 (2): 231–238. PMID 12188906.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
5. "UniProt P00784: Papain precursor - Carica papaya (Papaya)". UniProtKB.
6. Ménard R, Khouri HE, Plouffe C, Dupras R, Ripoll D, Vernet T, Tessier DC, Lalberté F, Thomas DY, Storer AC (1990). "A protein engineering study of the role of aspartate 158 in the catalytic mechanism of papain". Biochemistry. 29 (28): 6706–13. doi:10.1021/bi00480a021. PMID 2397208. Unknown parameter |month= ignored (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link)
7. http://www.biozym.de/datasheets/papain.php
8. http://www.sigmaaldrich.com/life-science/biochemicals/biochemical-products.html?TablePage=16410606
9. Lopes MC, Mascarini RC, da Silva BM, Flório FM, Basting RT (2007). "Effect of a papain-based gel for chemomechanical caries removal on dentin shear bond strength". J Dent Child (Chic). 74 (2): 93–7. PMID 18477426.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
10. Shuren J (2008-09-22). "Topical Drug Products Containing Papain; Enforcement Action Dates" (PDF). United States Food and Drug Administration, Department of Health and Human Services.