Enzyme protease là gì​? Enzyme protease có tác dụng gì?

Enzyme protease là nhóm enzyme xúc tác quá trình phân hủy protein. Chúng có mặt trong cơ thể người, động vật, thực vật và vi sinh vật. Protease giữ vai trò quan trọng trong tiêu hóa, điều hòa sinh học và hệ miễn dịch. Một số protease tham gia vào quá trình phân giải protein của vi khuẩn và virus. Bài viết này sẽ giúp bạn giải đáp thắc mắc enzyme protease là gì​ và enzyme protease có tác dụng gì.

Enzyme protease là gì? Enzyme protease có ở đâu?

Enzyme protease còn gọi là peptidase, là một nhóm enzyme có khả năng thủy phân liên kết peptide trong protein, phân giải chúng thành các peptide nhỏ hơn và axit amin. Protease có mặt ở nhiều cơ quan và hoạt động ở các môi trường pH khác nhau. Vậy enzyme protease có ở đâu trong hệ tiêu hóa​?

Dạ dày - Pepsin

Pepsinogen là dạng không hoạt động của pepsin, và nó được hoạt hóa thành pepsin khi tiếp xúc với môi trường axit của dịch vị trong dạ dày. Độ pH cần thiết để hoạt hóa pepsinogen là khoảng pH 1,5 - 2. Pepsin giúp phân giải protein thành các peptide ngắn, tạo điều kiện cho quá trình tiêu hóa tiếp theo trong ruột non.

Tuyến tụy - Trypsin, Chymotrypsin, Elastase, Carboxypeptidase

Tuyến tụy tiết nhiều enzyme protease quan trọng vào ruột non để hỗ trợ tiêu hóa, bao gồm:

• Trypsin: Cắt chuỗi protein tại các liên kết của lysine và arginine;
• Chymotrypsin: Hoạt động trên các liên kết peptide của amino acid thơm (phenylalanine, tyrosine, tryptophan);
• Elastase: Elastase không chỉ phân giải elastin, mà còn có thể phân giải các loại protein khác trong mô liên kết, chẳng hạn như collagen.
• Carboxypeptidase: Cắt bỏ axit amin cuối cùng ở đầu carboxyl của chuỗi peptide.

Ruột non - Enteropeptidase và Aminopeptidase

Trong ruột non có 2 loại protease enzyme​ gồm:

• Enteropeptidase: Được tiết ra từ niêm mạc ruột non, kích hoạt trypsinogen thành trypsin, từ đó kích hoạt các enzyme protease khác.
• Aminopeptidase: Aminopeptidase thực hiện cắt axit amin từ đầu N của chuỗi peptide. Nhưng nó không tham gia trực tiếp vào việc phân giải protein, mà hoàn thiện quá trình phân giải peptide thành các axit amin tự do, giúp chúng dễ dàng hấp thụ qua thành ruột non.

Enzyme protease không chỉ tồn tại trong cơ thể người mà còn có trong vi sinh vật và thực phẩm lên men. Vi khuẩn và nấm có thể tổng hợp protease để phân hủy protein từ môi trường. Trong công nghiệp thực phẩm, protease từ vi sinh vật được sử dụng để làm mềm thịt, sản xuất phô mai và thủy phân đạm trong nước mắm.

Có những loại enzyme protease nào?

Enzyme protease có thể được phân loại dựa trên cơ chế xúc tác hoặc điều kiện pH tối ưu. Việc phân loại giúp hiểu rõ chức năng sinh học và ứng dụng của từng loại.

Phân loại enzyme protease theo cơ chế xúc tác

Protease có cơ chế hoạt động khác nhau tùy theo nhóm axit amin hoặc ion kim loại tham gia trong phản ứng phân giải protein. Phân loại theo cơ chế xúc tác ta có:

• Protease serine: Sử dụng serine trong trung tâm hoạt động để cắt liên kết peptide. Điển hình là trypsin, chymotrypsin, tham gia tiêu hóa protein trong ruột non.
• Protease cysteine: Có cysteine trong trung tâm hoạt động, tham gia vào quá trình phân giải tế bào. Ví dụ papain (chiết xuất từ đu đủ), caspase (liên quan đến apoptosis – chết tế bào theo chương trình).
• Protease aspartic: Hoạt động nhờ gốc aspartic, thường gặp trong tiêu hóa. Ví dụ pepsin (dạ dày), renin (đông sữa trong sản xuất phô mai).
• Protease metalloprotease: Cần ion kim loại như Zn²⁺ để xúc tác phản ứng. Ví dụ collagenase (phân giải collagen), thermolysin (tách protein trong vi khuẩn nhiệt đới sống ở nhiệt độ cao).

Phân loại enzyme protease theo pH hoạt động

Mỗi enzyme protease có khoảng pH tối ưu để hoạt động hiệu quả. Dựa theo độ pH, ta có các loại enzyme protease như:

• Protease acid: Hoạt động ở pH thấp, điển hình là pepsin trong dạ dày (pH 1,5 - 3,5).
• Protease trung tính: Tối ưu ở pH trung tính, thường có trong vi khuẩn, vi sinh vật sống trong môi trường trung tính (pH 6 - 8).
• Protease kiềm: Hoạt động ở pH cao, ví dụ trypsin trong ruột non (pH 7,5 - 9,0), giúp phân giải protein từ thức ăn.

Enzyme protease có tác dụng gì?

Ngoài enzyme protease là gì​, nhiều người cũng muốn biết enzyme protease có tác dụng gì. Protease không chỉ giúp phân giải protein trong hệ tiêu hóa, mà còn tham gia vào nhiều quá trình sinh học quan trọng khác trong cơ thể. Dưới đây là một số vai trò chính của enzyme protease:

Hỗ trợ tiêu hóa

Protease giúp cơ thể phân giải protein từ thực phẩm thành axit amin để hấp thụ dễ dàng hơn. Trong dạ dày, pepsin hoạt động ở pH thấp (1,5 - 3,5), cắt nhỏ protein thành peptide ngắn. Ở ruột non, trypsin và chymotrypsin tiếp tục phân giải các peptide này thành axit amin.

Điều hòa quá trình đông máu và cầm máu

Thrombin (một loại protease serine) có vai trò quan trọng trong quá trình đông máu. Nó chuyển fibrinogen thành fibrin, giúp hình thành cục máu đông để cầm máu khi cơ thể bị tổn thương. Plasmin, một protease khác, lại giúp phân giải cục máu đông khi vết thương đã lành, ngăn ngừa hình thành huyết khối.

Điều hòa hệ miễn dịch

Enzyme protease là gì? Protease tham gia vào quá trình thoái hóa protein của vi khuẩn, virus, giúp cơ thể nhận diện và tiêu diệt tác nhân gây bệnh. Một số protease như caspase có vai trò trong quá trình apoptosis (tự chết tế bào), giúp loại bỏ tế bào bị nhiễm bệnh hoặc tế bào hư hỏng.

Kiểm soát chu kỳ tế bào và sự phát triển tế bào

Protease tham gia vào quá trình phân hủy protein điều hòa chu kỳ tế bào, giúp tế bào phát triển và phân chia đúng thời điểm. Các protease như caspase và calpain tham gia vào việc loại bỏ tế bào già hoặc bất thường, giúp duy trì sự cân bằng tế bào trong cơ thể.

Tham gia vào quá trình phân giải protein nội bào (Proteolysis)

Các tế bào sử dụng protease để tiêu hủy và tái chế protein lỗi hoặc không cần thiết thông qua hệ thống ubiquitin-proteasome. Quá trình này giúp điều hòa sự biểu hiện gene, duy trì hoạt động tế bào và ngăn ngừa tích tụ protein hư hỏng.

Hỗ trợ quá trình sửa chữa và tái tạo mô

Một số protease như collagenase và matrix metalloproteinase (MMPs) giúp phân giải protein trong mô liên kết. Từ đó nó hỗ trợ tái tạo da, chữa lành vết thương và thay thế mô tổn thương. MMPs cũng đóng vai trò quan trọng trong phát triển mô và hình thành mạch máu mới.

Tham gia vào quá trình sinh sản và phát triển phôi

Protease có vai trò quan trọng trong quá trình rụng trứng, thụ tinh và phát triển phôi. Enzyme này giúp phá vỡ lớp màng bao quanh trứng để tinh trùng có thể thụ tinh. Trong giai đoạn phát triển phôi, protease giúp tái cấu trúc mô để hình thành các cơ quan.

Liên quan đến quá trình bệnh lý

Một số protease liên quan đến quá trình di căn của ung thư. Protease như matrix metalloproteinases (MMPs) có vai trò phá vỡ màng đáy và mô liên kết, tạo điều kiện cho tế bào ung thư xâm lấn và di căn. Việc ức chế protease này đang là một hướng nghiên cứu quan trọng trong điều trị ung thư. Trong bệnh Alzheimer và Parkinson, sự rối loạn hoạt động của protease có thể góp phần vào sự tích tụ protein bất thường trong tế bào thần kinh, gây tổn thương não.

Với những thông tin trên đây, hy vọng bạn đã biết enzyme protease là gì và có vai trò gì trong cơ thể con người. Để duy trì mức protease ổn định, cần có chế độ ăn giàu protein và enzyme tự nhiên. Các thực phẩm như đu đủ (chứa papain), dứa (bromelain), sữa chua, kim chi và miso giúp bổ sung enzyme tiêu hóa. Uống đủ nước, duy trì hệ vi sinh đường ruột khỏe mạnh cũng hỗ trợ hoạt động của protease. Ngoài ra, cần tránh rượu bia, thực phẩm chế biến sẵn và kiểm soát căng thẳng để bảo vệ chức năng enzyme trong cơ thể.