Трипсин

редактировать
трипсин
Идентификаторы
Номер EC 3.4.21.4
Номер CAS 9002-07- 7
Базы данных
IntEnz Просмотр IntEnz
BRENDA Запись BRENDA
ExPASy Просмотр NiceZyme
KEGG Запись KEGG
MetaCyc метаболический путь
PRIAM профиль
PDB структурыRCSB PDB PDBe PDBsum
Онтология гена AmiGO / QuickGO
Трипсин
1UTN.png Кристаллическая структура крупного рогатого скота трипсин.
Идентификаторы
СимволТрипсин
Pfam PF00089
InterPro IPR001254
SMART SM00020
PROSITE PDOC00124
MEROPS S1
SCOPe 1c2g / SUPFAM
CDD cd00190

Трипсин (EC 3.4.21.4 ) является сериновой протеазой из суперсемейства PA clan, обнаружено в пищеварительной системе многих позвоночных, где он гидролизует белки. Трипсин образуется в тонкой кишке, когда активирована его форма профермента, трипсиноген, продуцируемый поджелудочной железой. Трипсин разрезает цепи пептида в основном на карбоксильной стороне аминокислот лизина или аргинина. Он используется во многих биотехнологических процессах. Этот процесс обычно называют трипсином протеолизом или трипсинизацией, а белки, которые были расщеплены / обработаны трипсином, считаются трипсинизированными. Трипсин был открыт в 1876 году Вильгельмом Кюне и получил свое название от древнегреческого слова, обозначающего натирание, так как он был впервые выделен при натирании поджелудочной железы глицерином.

Содержание

  • 1 Функция
  • 2 Механизм
  • 3 Свойства
  • 4 Изоферменты
  • 5 Клиническое значение
  • 6 Применение
    • 6.1 В продуктах питания
  • 7 Ингибитор трипсина
  • 8 См. Также
  • 9 Ссылки
  • 10 Дополнительная литература
  • 11 Внешние ссылки

Функция

В двенадцатиперстной кишке трипсин катализирует гидролиз пептидных связей, расщепляющих белки на более мелкие пептиды. Затем пептидные продукты далее гидролизуются до аминокислот с помощью других протеаз, что делает их доступными для всасывания в кровоток. Переваривание трипсином является необходимым этапом всасывания протеина, поскольку протеины обычно слишком велики для всасывания через слизистую оболочку тонкой кишки.

Трипсин вырабатывается в поджелудочной железе в виде неактивного зимогенного трипсиногена. Когда поджелудочная железа стимулируется холецистокинином, он затем секретируется в первую часть тонкой кишки (двенадцатиперстную кишку ) через проток поджелудочной железы. Попадая в тонкий кишечник, фермент энтеропептидаза активирует трипсиноген в трипсин посредством протеолитического расщепления.

Механизм

Ферментативный механизм аналогичен механизму других сериновых протеаз. Эти ферменты содержат каталитическую триаду, состоящую из гистидина -57, аспартата -102 и серина -195. Эта каталитическая триада ранее называлась системой реле заряда, подразумевая отрыв протонов от серина к гистидину и от гистидина к аспартату, но благодаря данным ЯМР полученная в результате алкоксидная форма серина будет иметь гораздо более сильное притяжение к протону, чем есть ли имидазольное кольцо гистидина, согласно современным представлениям, вместо этого серин и гистидин имеют фактически равную долю протона, образуя короткие водородные связи с низким барьером. Таким образом, нуклеофильность серина активного сайта увеличивается, облегчая его атаку на амидный углерод во время протеолиза. Ферментативная реакция, которую катализирует трипсин, термодинамически благоприятна, но требует значительной энергии активации (она «кинетически неблагоприятна»). Кроме того, трипсин содержит «оксианионную дырку», образованную атомами водорода амида основной цепи Gly-193 и Ser-195, которые посредством водородных связей стабилизируют отрицательный заряд, который накапливается на амидном кислороде после нуклеофильной атаки на плоский амидный углерод атомами углерода. Сериновый кислород заставляет этот углерод принимать тетраэдрическую геометрию. Такая стабилизация этого тетраэдрического интермедиата помогает снизить энергетический барьер его образования и сопровождается снижением свободной энергии переходного состояния. Предпочтительное связывание переходного состояния - ключевая особенность химии ферментов.

Отрицательный остаток аспартата (Asp 189), расположенный в каталитическом кармане (S1) трипсина, отвечает за привлечение и стабилизацию положительно заряженного лизина и / или аргинина и, таким образом, отвечает за специфичность фермента.. Это означает, что трипсин преимущественно расщепляет белки на карбоксильной стороне (или «C-концевой стороне») аминокислот лизина и аргинин, за исключением случаев, когда любой из них связан с С-концом пролином, хотя данные крупномасштабной масс-спектрометрии предполагают, что расщепление происходит даже с пролином. Трипсин считается эндопептидазой, т.е. расщепление происходит внутри полипептидной цепи, а не на концевых аминокислотах, расположенных на концах полипептидов.

Свойства

Человеческий трипсин имеет оптимальная рабочая температура около 37 ° C. Напротив, атлантическая треска имеет несколько типов трипсинов, чтобы рыба пойкилотерм выживала при различных температурах тела. Трипсины трески включают трипсин I с диапазоном активности от 4 до 65 ° C (от 40 до 150 ° F) и максимальной активностью при 55 ° C (130 ° F), а также трипсин Y с диапазоном активности от 2 до 30 ° C ( От 36 до 86 ° F) и максимальной активности при 21 ° C (70 ° F).

Как белок, трипсин имеет различную молекулярную массу в зависимости от источника. Например, для трипсина из коровьего и свиного происхождения сообщается молекулярная масса 23,3 кДа.

На активность трипсина не влияет ингибитор фермента тозилфенилаланилхлорметилкетон, TPCK, который деактивирует химотрипсин.

Трипсин следует хранить в очень низкие температуры (от -20 до -80 ° C) для предотвращения автолиза, которому также может препятствовать хранение трипсина при pH 3 или использование трипсина, модифицированного с помощью. Когда pH снова устанавливается на pH 8, активность возвращается.

Изозимы

Эти человеческие гены кодируют белки с ферментативной активностью трипсина:

протеаза, серин, 1 (трипсин 1)
Идентификаторы
СимволPRSS1
Альт. символыTRY1
ген NCBI 5644
HGNC 9475
OMIM 276000
RefSeq NM_002769
UniProt P07477
Прочие данные
Номер ЕС 3.4.21.4
Locus Chr. 7 q32-qter
протеаза, серин, 2 (трипсин 2)
Идентификаторы
СимволPRSS2
Альт. символыTRYP2
ген NCBI 5645
HGNC 9483
OMIM 601564
RefSeq NM_002770
UniProt P07478
Прочие данные
Номер ЕС 3.4.21.4
Locus Chr. 7 q35
протеаза, серин, 3 (мезотрипсин)
Идентификаторы
СимволPRSS3
Альт. символыPRSS4
ген NCBI 5646
HGNC 9486
OMIM 613578
RefSeq NM_002771
UniProt P35030
Прочие данные
Номер ЕС 3.4.21.4
Locus Chr. 9 p13

Другие изоформы трипсина также могут быть обнаружены в других организмах.

Клиническое значение

Активация трипсина в результате протеолитического расщепления трипсиногена в поджелудочной железе может привести к ряду событий, которые вызывают самопереваривание поджелудочной железы, что приводит к панкреатиту. Одним из последствий аутосомно-рецессивного заболевания кистозный фиброз является дефицит транспорта трипсина и других пищеварительных ферментов из поджелудочной железы. Это приводит к нарушению, называемому кишечная непроходимость, которое включает непроходимость кишечника (кишечная непроходимость ) из-за чрезмерно толстого мекония, который обычно расщепляется трипсином и другими протеазами., затем перешел с фекалиями.

Применение

Трипсин доступен в большом количестве в поджелудочной железе и может быть довольно легко очищен. Следовательно, он широко используется в различных биотехнологических процессах.

В лаборатории тканевых культур трипсин используется для ресуспендирования клеток, прикрепленных к стенке чашки для культивирования клеток в процессе сбора клеток. Некоторые типы клеток прилипают к стенкам и дну чашки при культивировании in vitro. Трипсин используется для расщепления белков, удерживающих культивируемые клетки на чашке, чтобы клетки можно было удалить с чашки.

Трипсин также можно использовать для диссоциации рассеченных клеток (например, перед фиксацией и сортировкой клеток).

Трипсин можно использовать для расщепления казеина грудного молока. Если трипсин добавлен к раствору сухого молока, расщепление казеина приводит к тому, что молоко становится полупрозрачным. Скорость реакции можно измерить, используя количество времени, необходимое для того, чтобы молоко стало полупрозрачным.

Трипсин обычно используется в биологических исследованиях во время протеомических экспериментов для переваривания белков в пептиды для масс-спектрометрического анализа, например расщепление в геле. Трипсин особенно подходит для этого, поскольку он имеет очень четко определенную специфичность, поскольку он гидролизует только пептидные связи, в которых карбонильная группа представлена ​​остатком аргинина или лизина.

Трипсин также можно использовать для растворения тромбов в его микробной форме и лечения воспаления в его панкреатической форме.

В ветеринарии трипсин является ингредиентом спреев для ран, таких как Debrisol, для растворения мертвых тканей и гноя в ранах лошадей, крупного рогатого скота, собак и кошек.

В продуктах питания

Коммерческие препараты протеаз обычно состоят из смеси различных ферментов протеаз, которые часто включают трипсин. Эти препараты широко используются в пищевой промышленности:

  • в качестве фермента для выпечки для улучшения обрабатываемости теста
  • при экстракции приправ и ароматизаторов из растительных или животных белков и при производстве соусов
  • для контроля образования аромата в сыре и молочных продуктах
  • для улучшения текстуры рыбных продуктов
  • для размягчения мяса
  • во время холодной стабилизации пива
  • при производстве гипоаллергенных пищевых продуктов, в которых протеазы расщепляют специфические аллергенные белки на неаллергенные пептиды, например, протеазы используются для производства гипоаллергенного детского питания из коровьего молока, тем самым снижая риск младенцев развитие аллергии на молоко.

Ингибитор трипсина

Чтобы предотвратить действие активного трипсина в поджелудочной железе, которое может быть очень разрушительным, ингибиторы, такие как BPTI и SPINK1 в поджелудочной железе и α1-антитрипсин в сыворотке присутствуют как часть защиты от его несоответствующая активация. Любой трипсин, преждевременно образованный из неактивного трипсиногена, затем связывается ингибитором. Белок-белковое взаимодействие между трипсином и его ингибиторами является одним из самых тесных, и трипсин связывается некоторыми из его ингибиторов поджелудочной железы почти необратимо. В отличие от почти всех известных белковых ансамблей, некоторые комплексы трипсина, связанного его ингибиторами, не диссоциируют легко после обработки 8М мочевиной.

См. Также

  • Issoria lathonia.jpg Биологический портал

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-11 13:07:26
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте