ما هو انزيم الكولاجيناز

Collagenase

منذ اكتشافها الأول في الخمسينيات من القرن العشرين ، تلعب إنزيمات الكولاجيناز دورًا رئيسيًا في البحث العلمي الحديث، كما تم اعتمادها للاستخدام العلاجي عندما تهدف إلى علاج مرض بيروني و Dupuytren ، كما تدعم بنشاط التئام الجروح .

هناك العديد من الكولاجينات المتاحة ، ويوصى بكل منها لخلايا معينة (مثل الكبد أو العظام أو القلب أو خلايا الغدة الدرقية). وهذا يسمح للباحثين بنشاط البحث في مجموعة واسعة من الحالات والأمراض ، وخاصة عندما يكون عزل الخلية مطلوبًا

تاريخ انزيمات الكولاجيناز

تم اكتشاف معظم ما هو معروف حاليًا عن الكولاجيناز لأول مرة بناءً على الدراسات التي أجريت في الخمسينيات. أجريت هذه الدراسات الرائدة من قبل Mandi و Seifter و Harper وفريقهم ، والتي تم دعمها لاحقًا من قبل Bond و Van Wart. بحلول عام 1959 ، أصبح أحد مستحضرات الكولاجيناز متاحًا تجاريًا ، والذي تم عزله من Clostridium histolyticum .

حتى عام 1962 ، ركز البحث المحيط بالكولاجيناز على فئة تعرف باسم كولاجينيد كلوستريديال. في ذلك العام ، تم اكتشاف كولاجيناز الفقاريات في أنسجة الشرغوف الضفدع ، يليه عدد كبير من الكولاجيناز في عينات أخرى من البكتيريا والبرمائيات و

الحياة البحرية

والثدييات.

مع استمرار البحث في الثمانينيات ، وجد وجود العديد من الكولاجينازات ، التي تتراوح في الوزن الجزيئي. بناءً على الخصائص الرئيسية ، تم تصنيفها تحت الفئة الأولى أو الفئة الثانية. على الرغم من أنها تشترك في أوجه التشابه الرئيسية ، تكمن الاختلافات فيما يتعلق بتكوين الأحماض الأمينية وأنشطتها واستقرارها.

عند هذا الاكتشاف ، أصبح من الممكن دراسة أمراض بشرية مختلفة بشكل أفضل فيما يتعلق بعلم الأمراض والعلاج المحتمل. اليوم ، يتم استخدام إنزيمات الكولاجيناز لمجموعة واسعة من الأغراض العلمية. على سبيل المثال ، في عام 2013 ، وافقت إدارة الأغذية والأدوية FDA على Collagenase Clostridium histolyticum (Cch) ، والذي تم استخدامه إلى حد كبير لدراسة العلاج غير الجراحي لمرض

بيروني

(PD) – والذي يسبب مشاكل بسبب الأنسجة المتندبة. [1]

تطبيقات انزيم الكولاجيناز

إنزيمات كولاجيناز قادرة على تفكيك روابط الببتيد الموجودة في الكولاجين بشكل فعال. استنادًا إلى الاهتمام المتزايد بالطرق العلاجية غير الغازية ، تتم دراسة إنزيمات الكولاجيناز لقدرتها على تحفيز العمليات الكيميائية الرئيسية – وبشكل أكثر تحديدًا ، تدهور الكولاجين.

كما هو موضح في الاختبارات المختلفة في الجسم الحي وفي المختبر ، فقد ثبت أن أشكال الكولاجينيز القابلة للحقن تعزز

التئام الجروح

. مع قدرتها الفريدة على تحلل الكولاجين المقاوم للانهيار ، يمكن للكولاجيناز معالجة الجروح بشكل أكثر فعالية ، حتى تلك المرتبطة بحروق من الدرجة الثالثة.

يعتقد أن هذا يعتمد على حقيقة أنه بمجرد تدهور الكولاجين بواسطة الكولاجيناز ، فإن الخلايا الالتهابية المختارة ، بما في ذلك البلاعم ، قادرة على تعزيز الهجرة وبالتالي فعاليتها. هذا هو السبب في أن المراهم التي تحتوي على C. كولاجيناز غالبًا ما يتم تطبيقها على الجروح ، مما يساعد في إزالة الأنسجة الميتة. بما أن هذا النوع من الأنسجة الميتة يطيل مرحلة الالتهاب ويعزز نمو البكتيريا ، فإن الكولاجيناز يدعم الشفاء الاستباقي.

في حين أن التئام الجروح أمر ضروري عند الحد من خطر الإصابة بالعدوى ، فإن تطبيقات إنزيمات الكولاجيناز بعيدة المدى فيما يتعلق بالبحث العلمي والاكتشاف.

على الرغم من وجود نوع واحد فقط من الإنزيم الخام في أوائل الستينيات ، إلا أن هناك الآن أربعة ملفات تعريف أساسية تستهدف أنواع مختلفة من الخلايا. على سبيل المثال ، يُنصح بالنوع 1 عادةً للكبد والظهارة والرئة والأنسجة الكظرية ومستحضرات الخلايا الدهنية. في الكارثة ، يتم استخدام النوع 2 في الغالب عند استهداف العضلات والغدة الدرقية والقلب والعظام و

الغضاريف

.

من حيث الغضروف ، كانت كولاجينازات أول إنزيمات مصفوفة ميتالوبروتينيز (MME) تستخدم لفهم أفضل لعملية تدمير الغضروف بين المرضى الذين يعانون من التهاب المفاصل الروماتويدي. وينطبق الشيء نفسه على

هشاشة العظام

، حيث يعتقد أن تدهور الكولاجين هو الخطوة الأولى التي لا رجعة فيها في علم أمراض هذه الحالة التنكسية.

وغالبًا ما يتم استخدامه بدقة لعزل الخلية. في هذه الحالة ، الهدف هو زيادة عدد الخلايا القابلة للحياة والمنفصلة إلى أقصى حد. من خلال تحلل الكولاجين ، بالإضافة إلى البروتينات الرئيسية الأخرى ، تطلق إنزيمات الكولاجيناز الخلايا ، مما يدعم مجموعة واسعة من جهود البحث.

يستخدم كولاجيناز النوع 1 ، على سبيل المثال ، غالبًا عند دراسة الأنواع المختلفة ، بما في ذلك الفئران والجرذان والبشر والرئيسيات غير البشرية. مع التطبيقات في بيولوجيا الخلايا الجذعية والمناعة وأبحاث السرطان ، يعد الكولاجيناز محفزًا مهمًا للغاية.

كيف يعمل انزيم الكولاجيناز

مع قدرتها على قطع سلاسل البروتين الحلزونية الثلاثية للكولاجين ، تعمل إنزيمات الكولاجيناز عن طريق استهداف جميع أشكال الكولاجين في الثدييات ، مما يؤدي إلى عزل الخلايا. بشكل أكثر تحديدًا .

تعمل إنزيمات الكولاجيناز عن طريق تحلل الكولاجين الموجود في المصفوفة خارج الخلية. هذه المجموعة من الجزيئات هي ما يثبت الخلايا بشكل أساسي في الأنسجة ، مما يوفر الدعم الكيميائي الحيوي والهيكلي.

اعتمادًا على فئة الكولاجيناز ، بمجرد تعرض الأنسجة لإنزيمات الكولاجيناز ، فإنها ستلصق وتقطع طرفي ألياف الكولاجين أو منتصف مونومر الكولاجين. بمجرد قطع هيكل الحلزونية الثلاثية ، تبدأ في التفكك ويحدث تمسخ عند هذه النقطة ، يصبح الجيلاتين بشكل أساسي.

من التئام الجروح وتقلصات الندبات إلى البحث والوقاية من الأمراض ، ستواصل إنزيمات الكولاجينيز لعب دور مهم داخل المجتمع العلمي ، مما يساعد على تسريع الاكتشافات الرئيسية وتسريعها.

كولاجيناز الفقاريات

يصف هذا الفصل تنقية وفحوصات كولاجيناز الفقاريات. يمكن تحقيق عزل الكولاجيناز من خلال الاستخراج من الأنسجة أو عن طريق تراكم الإنزيم في وسط الثقافة من المستنبتات أو مزارع الخلايا أحادية الطبقة. اشتملت تنقية كولاجيناز على كروماتوغرافيا التبادل الأيوني ، كروماتوغرافيا ترشيح الهلام ، وأنواع مختلفة من كروماتوغرافيا الألفة المتخصصة .

يجب تحديد شروط التنشيط الأمثل تجريبيا لكل مصدر من كولاجيناز لضمان الكشف عن النشاط الأقصى. بشكل عام ، تتطلب المستحضرات النقية من الكولاجيناز إجراءات تنشيط أخف (على سبيل المثال ، بروتيناز أقل تنشيطًا) لوقت أقل أو عند درجة حرارة أقل .

على الرغم من استخدام العديد من البروتياز المحايدة بنجاح لتنشيط الكولاجينازات الكامنة في المختبر ،تم اختيار التربسين في الغالب ، يجب أن تستند فحوصات كولاجيناز الفقاريات النشطة ضد الأنواع الأولى والثانية والثالثة من

الكولاجين

على خصوصية انزيم انقسام الكولاجين .

يمكن أن تقيس المقايسات باستخدام الركيزة القابلة للذوبان معدل الانقسام المحدد ، ويمكن تكييف تحليل المنتجات لتحديد موقع الانقسام.

انزيم الكولاجيناز البكتيري

يناقش هذا الفصل التنقية والخصوصية والخصائص الفيزيائية للأنزيمات البكتيرية ويركز على استخدام الإنزيم لتحليل وتحديد أنواع الكولاجين.

تتم مناقشة تنقية خصوصية الإنزيم والتسلسل من وجهة نظر الحصول على تحضير إنزيم خالٍ من نشاط الإنزيمات المحللة للبروتينات الأخرى وقادرة على هضم الكولاجين كمياً وتحديداً في خليط من البروتينات ، يمكن استخدام الهضم المحدود بالكولاجين البكتيري للحصول على معلومات حول المنطقة الحلزونية للكولاجين.

يتم تحديد موقع الانقسام عن طريق الفحص المجهري الإلكتروني لشظايا مقطع طويل التباعد أو تدهور ايدمان. عند نسبة منخفضة من الإنزيم إلى الركيزة ، حدث الانقسام بشكل رئيسي في موقعين – الفروع 26-27 و 33-34 في كولاجين جلد العجل ، ولكن في النطاقين 18 و 22 في كولاجين جلد الفئران ، منقي للغايةأنتجت A. iophagus collagenase انشقاقات بشكل رئيسي في نطاقات 33-34 و 41 في كلا النوعين من الكولاجين. [2]