Пищеварительный фермент
Химотрипсин (EC 3.4.21.1, химотрипсины A и B, альфа -chymar ophth, avazyme, chymar, chymotest, enzeon, quimar, quimotrase, alpha-chymar, alpha-chymotrypsin A, alpha-chymotrypsin) является пищеварительным ферментом компонентом панкреатического сока, действующим в двенадцатиперстной кишке, где он выполняет протеолиз, расщепление белков и полипептидов. Химотрипсин предпочтительно расщепляет пептидные амидные связи, где боковая цепь аминокислоты с N-конца по отношению к ножницеобразной амидной связи (положение P 1) представляет собой большую гидрофобную аминокислоту (тирозин, триптофан и фенилаланин ). Эти аминокислоты содержат ароматическое кольцо в своей боковой цепи, которое помещается в гидрофобный карман (положение S 1) фермента.. Он активируется в присутствии трипсина. Гидрофобность и комплементарность формы между боковой цепью пептида субстрат P1и полостью для связывания фермента S 1 объясняют субстратную специфичность этого фермента. Химотрипсин также гидролизует другие амидные связи в пептидах с более медленной скоростью, особенно те, которые содержат лейцин и метионин в положении P 1.
Структурно это архетипическая структура для его суперсемейства, клана PA протеаз.
Содержание
- 1 Активация
- 2 Механизм действия и кинетика
- 3 Изозимы
- 4 См. Также
- 5 Ссылки
- 6 Дополнительная литература
- 7 Внешние ссылки
Активация
Химотрипсин синтезируется в поджелудочной железе путем биосинтеза белка в виде предшественника, называемого химотрипсиноген, который является ферментативно неактивным. Трипсин активирует химотрипсиноген путем расщепления пептидных связей в положениях Arg15 - Ile16 и продуцирует π-химотрипсин. В свою очередь, аминовая группа (-NH3) остатка Ile16 взаимодействует с боковой цепью Glu194, образуя «оксианионную дырку» и гидрофобный «карман S1». Более того, химотрипсин вызывает свою собственную активацию путем расщепления в положениях 14-15, 146-147 и 148-149 с образованием α-химотрипсина (который более активен и стабилен, чем π-химотрипсин). Полученная в результате молекула представляет собой молекулу из трех- полипептидов, связанных между собой посредством дисульфидных связей.
Механизм действия и кинетика
In vivo химотрипсин представляет собой протеолитический фермент (сериновая протеаза ), действующий в пищеварительной системе многих организмов. Он облегчает расщепление пептидных связей за счет реакции гидролиза, которая, несмотря на то, что является термодинамически благоприятной, протекает чрезвычайно медленно в отсутствие катализатора. Основными субстратами химотрипсина являются пептидные связи, в которых аминокислота на N-конце связи представляет собой триптофан, тирозин, фенилаланин или лейцин. Как и многие протеазы, химотрипсин также гидролизует амидные связи in vitro, что позволило использовать аналоги субстрата, такие как N-ацетил-L-фенилаланин, пара-нитрофениламид, для ферментных анализов.
Механизм расщепления пептидной связи в α-химотрипсине
Химотрипсин расщепляет пептидные связи путем атаки на нереактивную карбонильную группу мощным нуклеофилом, остатком серина 195, расположенным в активном центре фермента, который на короткое время становится ковалентно связанным с субстратом, образуя промежуточный фермент-субстрат. Вместе с гистидином 57 и аспарагиновой кислотой 102 этот сериновый остаток составляет каталитическую триаду активного центра.
Эти результаты основаны на анализах ингибирования и изучении кинетики расщепления вышеупомянутого субстрата с использованием того факта, что промежуточный фермент-субстрат п-нитрофенолят имеет желтый цвет, что позволяет проводить измерения его концентрации путем измерения поглощения света при 410 нм.
Было обнаружено, что реакция химотрипсина с его субстратом протекает в две стадии: начальная фаза «всплеска» в начале реакции и стационарная фаза после кинетики Михаэлиса-Ментен. Механизм действия химотрипсина объясняет это тем, что гидролиз происходит в два этапа. Сначала ацилирование субстрата с образованием промежуточного ацил-фермента, а затем деацилирование для возврата фермента в исходное состояние. Это происходит за счет согласованного действия трех аминокислотных остатков каталитической триады. Водород аспартата связывается с N-δ водородом гистидина, увеличивая pKa его ε-азота, тем самым делая его способным депротонировать серин. Это депротонирование позволяет боковой цепи серина действовать как нуклеофил и связываться с электронодефицитным карбонильным углеродом основной цепи белка. Ионизация карбонильного кислорода стабилизируется образованием двух водородных связей с соседними N-атомами водорода основной цепи. Это происходит в оксианионной дыре. При этом образуется тетраэдрический аддукт и разрыв пептидной связи. Промежуточный ацил-фермент, связанный с серином, образуется, и вновь образованный аминоконцевой конец расщепленного белка может диссоциировать. На второй стадии реакции молекула воды активируется основным гистидином и действует как нуклеофил. Кислород воды атакует карбонильный углерод серин-связанной ацильной группы, что приводит к образованию второго тетраэдрического аддукта, регенерации сериновой -ОН-группы и высвобождению протона, а также белкового фрагмента с новообразованным карбоксилом. конец
Изоферменты
См. Также
Ссылки
Дополнительная литература
Внешние ссылки
- Онлайн-база данных MEROPS для пептидаз и их ингибиторов: S01.001
- Химотрипсин в Национальной медицинской библиотеке США Медицинские предметные рубрики (MeSH)