เอนไซม์โปรตีเอสซิสทีนในกลุ่มปาเปน
เอนไซม์ปาเปนจากมะละกอ
ตัวระบุ
เครื่องหมาย	เปปติเดส_ซี1
พีแฟม	PF00112
อินเตอร์โปร	IPR000668
โปรไซต์	PDOC00126
สโคป2	1aec / SCOPe / SUPFAM
โครงสร้างโปรตีนที่มีอยู่: พีดีบี   IPR000668 PF00112 ( ECOD ; PDBsum )   อัลฟาโฟลด์ IPR000668 PF00112

ปาเปนหรือที่รู้จักกันในชื่อโปรตีเนส I ของมะละกอเป็นเอนไซม์ซิสเทอีนโปรตีเอส ( EC 3.4.22.2 ) ที่พบในมะละกอ ( Carica papaya ) และมะละกอภูเขา ( Vasconcellea cundinamarcensis ) และเป็นชื่อเรียกของเอนไซม์ในกลุ่ม โปรตีเอสคล้ายปาเปน

มีการใช้งานเชิงพาณิชย์ที่หลากหลายในอุตสาหกรรมเครื่องหนัง เครื่องสำอาง สิ่งทอ ผงซักฟอก อาหาร และยา ในอุตสาหกรรมอาหาร ปาเปนถูกใช้เป็นส่วนประกอบสำคัญในผลิตภัณฑ์ทำให้เนื้อนุ่มเชิงพาณิชย์หลายชนิด^{[ 1 ]}

ปาเปนเป็นโปรตีนในกลุ่มที่เกี่ยวข้อง ซึ่งรู้จักกันในชื่อ กลุ่ม โปรตีเอสคล้ายปาเปนมีกิจกรรมหลากหลาย รวมถึงเอนโดเปปติเดสอะมิโนเปปติเดส ไดเปปทิดิลเปปติเดสและเอนไซม์ที่มีทั้งกิจกรรมเอ็กโซและเอนโดเปปติเดส^{[ 2 ]}สมาชิกในกลุ่มปาเปนพบได้ทั่วไปในไวรัสบาคุโล [ ^{3 ]}ยูแบคทีเรีย ยีสต์ และแทบทุกโปรโตซัว พืช และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม^{[ 2 ]}โปรตีนเหล่านี้มักอยู่ในไลโซโซมหรือถูกหลั่งออกมา และจำเป็นต้องมีการตัดโปรเปปไท^ด์ ด้วยเอนไซม์ โปรตี เอส เพื่อกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ แม้ว่าเบลโอไมซินไฮโดรเลสจะอยู่ในไซโตโซลในเชื้อราและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ก็ตาม ^{[ 4 ]} โปรตี เอสซิสทีนคล้ายปาเปนโดยพื้นฐานแล้วถูกสังเคราะห์เป็นโปรเอนไซม์ ที่ไม่ทำงาน ( ไซโมเจน ) ที่มีบริเวณโปรเปปไทด์ที่ปลายNกระบวนการกระตุ้นเอนไซม์เหล่านี้รวมถึงการกำจัดบริเวณโปรเปปไทด์ ซึ่งทำหน้าที่หลากหลายในร่างกายและในหลอดทดลองบริเวณโปรจำเป็นสำหรับการพับตัวที่เหมาะสมของเอนไซม์ที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่ การปิดใช้งานโดเมนเปปติเดส และการทำให้เอนไซม์คงตัวเพื่อป้องกันการเสียสภาพในสภาวะ pH เป็นกลางถึงด่าง กรดอะมิโนในบริเวณโปรทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการเชื่อมต่อกับเยื่อหุ้มเซลล์ และมีบทบาทในการขนส่งโปรเอนไซม์ไปยังไลโซโซม คุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดอย่างหนึ่งของโปรเปปไทด์คือความสามารถในการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง และโปรเปปไทด์บางชนิดแสดงความจำเพาะสูงในการยับยั้งเปปติเดสที่มาจาก^{[ 5 ]}

โปรตีนพรีเคอร์เซอร์ของปาเปนประกอบด้วยกรดอะมิโน 345 หน่วย^{[ 6 ]}และประกอบด้วยลำดับสัญญาณ (1-18) โปรเปปไทด์ (19-133) และเปปไทด์ที่สมบูรณ์ (134-345) หมายเลขกรดอะมิโนอ้างอิงจากเปปไทด์ที่สมบูรณ์ โปรตีนนี้มีความเสถียรโดยพันธะไดซัลไฟด์ 3 พันธะ โครงสร้างสามมิติของมันประกอบด้วยโดเมนโครงสร้าง ที่แตกต่างกัน 2 โดเมน โดยมีร่องอยู่ระหว่างกัน ร่องนี้มี ไซต์ที่ ใช้งานซึ่งประกอบด้วยไดแอดเร่งปฏิกิริยาที่คล้ายกับไตรแอดเร่งปฏิกิริยาของไคโมทริปซิน ไดแอดเร่งปฏิกิริยาประกอบด้วยกรดอะมิโนซิสเทอีน-25 (ซึ่งเป็นที่มาของการจัดประเภท) และฮิสติดีน-159 แอสปาร์เทต-158 เคยคิดว่ามีบทบาทคล้ายกับบทบาทของแอสปาร์เทตใน ไตรแอดเร่งปฏิกิริยา ของเซรินโปรตีเอสแต่ต่อมาได้มีการพิสูจน์แล้วว่าไม่ใช่เช่นนั้น^{[ 7 ]}

กลไกที่ปาเปนทำลายพันธะเปปไทด์เกี่ยวข้องกับการใช้ไดแอดเร่งปฏิกิริยากับซิสเทอีนที่ถูกกำจัดโปรตอน^{[ 8 ]}แอสปาราจีน-175 ที่อยู่ใกล้เคียงช่วยจัดวาง วงแหวน อิมิดาโซลของฮิสติดีน-159 เพื่อให้สามารถกำจัดโปรตอนของซิสเทอีน-25 ที่เร่งปฏิกิริยาได้ จากนั้นซิสเทอีนนี้จะทำการ โจมตี แบบนิวคลีโอฟิลิกที่คาร์บอนิลคาร์บอนของโครงสร้างหลักของเปปไทด์ ซึ่งก่อให้เกิดสารตัวกลางอะซิล-เอนไซม์แบบโควาเลนต์และปลดปล่อยปลายอะมิโนของเปปไทด์ เอนไซม์จะถูกกำจัดอะซิลโดยโมเลกุลของน้ำและปล่อยส่วนปลายคาร์บอกซิลของเปปไทด์ออกมา ในด้านภูมิคุ้มกันวิทยา ปาเปนเป็นที่รู้จักกันดีว่าสามารถแยกส่วน Fc (ตกผลึกได้) ของอิมมูโนโกลบูลิน (แอนติบอดี) ออกจากส่วน Fab (จับกับแอนติเจน) ได้

ปาเปนเป็นเอนไซม์ที่ทนความร้อนได้ค่อนข้างดี โดยมีช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมอยู่ที่ 60 ถึง 70 °C ^{[ 9 ]}

ปาเปนชอบที่จะแยกหลังจากอาร์จินีนหรือไลซีนที่นำหน้าด้วย หน่วย ไฮโดรโฟ บิก ( อะลานีน , วาลีน , ลิวซีน , ไอโซลิวซีน , ฟีนิลอะลานีน , ทริปโตเฟน , ไทโรซีน ) และไม่ตามด้วยวาลีน^{[ 10 ]}

ปาเปนจะสลายเส้นใยเนื้อที่เหนียว และถูกนำมาใช้ก่อนการติดต่อกับชาวยุโรปเพื่อทำให้เนื้อนุ่มขึ้นในอเมริกาใต้ซึ่งเป็นถิ่นกำเนิดของปาเปน ผลิตภัณฑ์ทำให้เนื้อนุ่มในรูปแบบผงที่มีปาเปนเป็นส่วนประกอบสำคัญนั้นวางจำหน่ายอย่างแพร่หลาย และการใช้เปลือกมะละกอในการทำอาหารก็ได้รับการกล่าวถึงในเอกสารวิจัย^{[ 1 ] [ 11 ]}

สามารถใช้ปาเปนในการแยกเซลล์ในขั้นตอนแรกของ การเตรียม เซลล์เพาะเลี้ยงได้ การบำบัดชิ้นเนื้อขนาดเล็ก (น้อยกว่า 1 มม. ^³ ) เป็นเวลาสิบนาทีจะทำให้ปาเปนเริ่มสลายโมเลกุลของเมทริกซ์นอกเซลล์ที่ยึดเซลล์ไว้ด้วยกัน หลังจากนั้นสิบนาที ควรบำบัดชิ้นเนื้อด้วยสารละลายยับยั้งโปรตีเอสเพื่อหยุดการทำงานของโปรตีเอส หากไม่บำบัด ปาเปนจะทำให้เซลล์แตกตัวอย่างสมบูรณ์ จากนั้นต้องบด ชิ้นเนื้อ (โดยการผ่านขึ้นลงอย่างรวดเร็วผ่านหลอดปาสเตอร์ ) เพื่อ ให้ ชิ้นเนื้อแตกตัวเป็นสารละลายเซลล์ เดี่ยว

นอกจากนี้ยังใช้เป็นส่วนผสมใน ผลิตภัณฑ์ กำจัดเนื้อเยื่อตายด้วยเอนไซม์ หลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Accuzyme ซึ่งใช้ในการดูแลรักษาบาดแผลเรื้อรังบางชนิดเพื่อกำจัดเนื้อเยื่อที่ตายแล้ว

ปาเปนถูกเติมลงในยาสีฟันและลูกอมรสมิ้นต์บางชนิดเพื่อฟอกฟันขาว ผลการฟอกฟันขาวนั้นมีน้อยมาก เนื่องจากมีปาเปนอยู่ในความเข้มข้นต่ำและถูกเจือจางอย่างรวดเร็วโดยน้ำลาย ต้องใช้เป็นเวลาหลายเดือนจึงจะเห็นผลที่ชัดเจน^{[ 12 ]}

ปาเปนเป็นส่วนประกอบหลักของ Papacarie ซึ่งเป็นเจลที่ใช้ใน การกำจัด ฟันผุ ด้วยวิธีทางเคมีและ กลไก ไม่จำเป็นต้องเจาะและไม่รบกวนความแข็งแรงในการยึดเกาะของวัสดุบูรณะกับเนื้อฟัน^{[ 13 ]}

เป็นที่ทราบกันดีว่าปาเปนสามารถรบกวน การทดสอบ ยาเสพ ติดในปัสสาวะ สำหรับสารแคนนาบินอยด์ได้ [ ^{14 ] พบ}ได้ในผลิตภัณฑ์ล้างพิษยาเสพติดบางชนิด

เมื่อเร็วๆ นี้ ได้มีการแสดงให้เห็นว่าปาเปนสามารถใช้ในการประกอบฟิล์มบางของไททาเนียม ไดออกไซด์ ที่ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์ได้^{[ 15 ]}

ปาเปนยังถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแบบจำลองโรคหมอนรองกระดูกเสื่อมเพื่อประเมินการบำบัดแบบฉีดประเภทต่างๆ^{[ 16 ] [ 17 ]}

แอนติบอดีที่ถูกย่อยด้วยเอนไซม์ปาเปนจะให้ผลลัพธ์เป็นสามชิ้นส่วน ได้แก่ ชิ้นส่วน Fab ขนาด 50 kDa สองชิ้นและชิ้นส่วนFcขนาด 50 kDa หนึ่งชิ้น แอนติบอดีที่ถูกย่อยด้วยปาเปนแล้วจะไม่สามารถกระตุ้นการจับกลุ่ม การตกตะกอนการออปโซไนเซชันและการสลายตัวได้อย่างไรก็ตาม ชิ้นส่วน Fab ยังคงสามารถจับและทำให้แอนติเจนที่เหมาะสมเป็นกลางได้ ซึ่งมักพบเห็นได้ในการเตรียมแอนติบอดีต่อต้านสารพิษCrotalid จากแกะ หรือที่รู้จักกันในชื่อ CroFabและในDigibindซึ่งเป็นชิ้นส่วนแอนติเซรัมจากแกะที่คล้ายกัน ใช้ในการทำให้ยาหัวใจไดจอกซิน เป็นกลาง ในกรณีที่ได้รับยาเกินขนาดอย่างเฉียบพลัน

โดยทั่วไปแล้ว ปาเปนจะผลิตเป็นวัตถุดิบแห้งดิบ โดยการเก็บน้ำยางจากผลมะละกอ น้ำยางจะถูกเก็บหลังจากกรีดบริเวณคอผล ซึ่งน้ำยางอาจแห้งบนผลหรือหยดลงในภาชนะ จากนั้นน้ำยางนี้จะถูกทำให้แห้งต่อไปอีก จนได้เป็นวัตถุดิบแห้งดิบ จำเป็นต้องมีขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์เพื่อกำจัดสารปนเปื้อน ขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์นี้ประกอบด้วยการละลายและการสกัดเอนไซม์ปาเปนที่ออกฤทธิ์ผ่านกระบวนการที่ได้รับการจดทะเบียนจากรัฐบาล ปาเปนที่บริสุทธิ์แล้วนี้อาจจำหน่ายในรูปผงหรือของเหลว

เมื่อวันที่ 23 กันยายน พ.ศ. 2551 สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา ของสหรัฐอเมริกา (FDA) ได้เตือนบริษัทต่างๆ ให้หยุดทำการตลาด ผลิตภัณฑ์ยา หยอดตาที่มีส่วนประกอบของเกลือสมดุลและผลิตภัณฑ์ยาทาเฉพาะที่ที่มีปาเปนภายในวันที่ 4 พฤศจิกายน พ.ศ. 2551 FDA กล่าวว่า "ผลิตภัณฑ์ยาที่มีปาเปนในรูปแบบยาทาเฉพาะที่นั้น ในอดีตมักถูกทำการตลาดโดยไม่ได้รับการอนุมัติ..." ^{[ 18 ]}ตามคำแถลงของ FDA ในเรื่องนี้ "ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้รับการอนุมัติเหล่านี้ทำให้สุขภาพของผู้บริโภคตกอยู่ในอันตราย ตั้งแต่รายงานเกี่ยวกับการสูญเสียการมองเห็นอย่างถาวรจากการใช้สารละลายเกลือสมดุลที่ไม่ได้รับการอนุมัติ ไปจนถึงความดันโลหิตลดลงอย่างรุนแรงและอัตราการเต้นของหัวใจเพิ่มขึ้นจากการใช้ผลิตภัณฑ์ปาเปนแบบทาเฉพาะที่" เจเน็ต วูดค็อกผู้อำนวยการศูนย์ประเมินและวิจัยยากล่าว

ยาขี้ผึ้งทาภายนอกที่มีส่วนประกอบของปาเปน ใช้สำหรับกำจัดเนื้อเยื่อที่ตายแล้วหรือติดเชื้อในแผลเฉียบพลันและเรื้อรัง เช่น แผลเบาหวาน แผลกดทับ แผลเส้นเลือดขอด และแผลติดเชื้อจากอุบัติเหตุ ชื่อทางการค้าของผลิตภัณฑ์เหล่านี้ ได้แก่ Accuzyme, Allanfil, Allanzyme, Ethezyme, Gladase, Kovia, Panafil, Pap Urea และ Ziox นอกจากนี้ยังมีผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่วางจำหน่ายภายใต้ชื่อของส่วนประกอบสำคัญ เช่น ยาขี้ผึ้งปาเปน-ยูเรีย

ในปี 2551 องค์การอาหารและยา (FDA) ประกาศเจตนารมณ์ที่จะดำเนินการกับผลิตภัณฑ์เหล่านี้ เนื่องจากได้รับรายงานเกี่ยวกับผลข้างเคียงร้ายแรงในผู้ป่วยที่ใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนผสมของปาเปน รายงานดังกล่าวรวมถึงปฏิกิริยาภูมิแพ้ที่นำไปสู่ภาวะความดันโลหิตต่ำและภาวะหัวใจเต้นเร็ว นอกจากนี้ ผู้ที่แพ้ลาเท็กซ์อาจแพ้มะละกอซึ่งเป็นแหล่งที่มาของปาเปนด้วยเช่นกัน ซึ่งหมายความว่าผู้ที่มีความไวต่อลาเท็กซ์อาจมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นที่จะเกิดปฏิกิริยาไม่พึงประสงค์จากผลิตภัณฑ์ยาปาเปนสำหรับใช้ภายนอก

องค์การอาหารและยา (FDA) แนะนำว่าผู้ที่มีข้อกังวลเกี่ยวกับการใช้ยาเตรียมปาเปนแบบทา ควรติดต่อผู้ให้บริการด้านสุขภาพเพื่อขอหยุดใช้ยา

• โบรมีเลน

• ฐานข้อมูลออนไลน์ MEROPS สำหรับเอนไซม์เปปติเดสและสารยับยั้ง: C01.001 เก็บถาวร เมื่อวันที่ 5 เมษายน 2551 ที่Wayback Machine
• Papain ใน หัวข้อทางการ แพทย์ (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา
• drugdigest - ข้อมูลเกี่ยวกับ papin
• การประยุกต์ใช้ปาเปน สารยับยั้ง และสารตั้งต้น
• เอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์ - เอนไซม์ปาเปน จาก BIOCYM
• ปาเปน ใน Proteopedia (วิกิที่มีข้อมูลเฉพาะเกี่ยวกับโปรตีนมากกว่านี้)
• ภาพรวมของข้อมูลโครงสร้างทั้งหมดที่มีอยู่ในPDBสำหรับUniProt : P00784 (Papain) ที่PDBe- KB