Študija vpliva izbranih ionov težkih kovin na aktivnost katepsinov B, L in SBembič, Primož (Avtor) Novinec, Marko (Mentor) Turel, Iztok (Komentor) inhibicija encimske aktivnostikatepsini (BLS)kationi težkih kovinEncimi predstavljajo pomembno skupino makromolekul, ki v telesu sodelujejo pri veliki večini procesov. Zaradi povezave s fiziološkimi in patološkimi procesi je regulacija njihovega delovanja izjemno pomembna. Pri patoloških stanjih so encimi pogosto prekomerno aktivni zato predstavljajo inhibitorji encimske aktivnosti pomembno terapevtsko sredstvo za nadzorovanje in zdravljenje bolezni. Kot regulatorji encimske aktivnosti lahko delujejo proteini, peptidi, organske molekule ali pa kovine oz. kovinski kompleksi. Med ene izmed bolj raziskanih encimov spadajo katepsini, lizosomske, cisteinske proteaze, ki se izražajo v vseh tipih celic, kjer nespecifično razgrajujejo različne proteinske komponente celic. Njihova patološka vloga je običajno povezana z zunajcelično lokalizacijo ter razgradnjo komponent zunajceličnega matriksa. Povezani so s kardiovaskularnimi, avtoimunskimi ter nevrološkimi obolenji, osteoporozo, aterosklerozo ter nenazadnje z napredovanjem in metastaziranjem malignih tumorjev. V predhodnih študijah so preučevali vpliv izbranih ionov težkih kovin (Cd(II), Ce(III), Ce(IV), Ga(III), La(III), Pb(II) ter Zn(II)) na delovanje katepsina K, ki ima pomembno vlogo pri razgradnji in obnavljanju kostnine. Kovinski ioni predstavljajo dobro izhodišče za pripravo kovinskih kompleksov, ki lahko selektivno delujejo samo na izbran encim ter delno ali v celoti inhibirajo njegovo delovanje. V okviru te študije smo preučili vpliv izbranih kovinskih ionov na aktivnost treh katepsinov (B, L ter S). Vpliv kovinskih ionov smo spremljali s pomočjo kinetičnih meritev encimske aktivnosti, s pomočjo katerih smo nato določili vrednosti Ki oz. EC50 ter mehanizme delovanja za posamezen kovinski kation. Pri uporabi sintetičnih substratov, se je pri vseh encimih izkazalo, da Cd(II), Pb(II) ter Zn(II) ioni delujejo kot linearni kompetitivni inhibitorji, kot najbolj učinkovit inhibitor so delovali Zn(II), kot najšibkejši pa Pb(II) ioni. Preostali kationi (Ce(III), Ce(IV), Ga(III) ter La(III)) so pri različnih katepsinih delovali na različne načine. Pri katepsinu B so vsi kationi razen Ce(III) ionov delovali kot delni inhibitorji, v primeru Ce(III) ionov pa je do inhibicije prišlo šele pri visokih koncentracijah kationa. Vsi štirje kationi so prav tako delovali kot delni inhibitorji katepsina S, pri katepsinu L pa so delovali po mehanizmu linearne kompetitivne inhibicije. V vseh primerih so se kot boljši inhibitorji izkazali Ga(III) ter Ce(IV) ioni, kar je najverjetneje povezano z manjšim ionskim polmerom teh kationov. Pri razgradnji makromolekulskih substratov pa so bili rezultati nekoliko drugačni, inhibicija je bila v vseh primerih nižja. Pri razgradnji elastina so kovinski ioni nekoliko bolje inhibirali delovanje katepsina S kakor katepsina L, pri razgradnji azokazeina pa so se kot učinkovit inhibitor izkazali samo Zn(II) ioni. Ostali kovinski ioni bodisi niso vplivali na aktivnost encima, ali pa je bil njihov vpliv zanemarljivo majhen.20222022-06-07 08:10:06Magistrsko delo/naloga137209VisID: 16801COBISS_ID: 111257603sl