- Karakteristike i struktura
- Funkcije kimotripsina
- Mehanizam djelovanja
- Trening
- aktiviranje
- Katalitička aktivnost
- Reference
Kimotripsina je drugi najzastupljeniji probavnog protein izlučuje u pankreasu u tanko crijevo. To je enzim koji pripada obitelji serinskih proteaza, a specijaliziran je za hidrolizu peptidnih veza između aminokiselina poput tirozina, fenilalanina, triptofana, metionina i leucina prisutnih u velikim proteinima.
Naziv „kimotripsin“ zapravo okuplja skupinu enzima koje proizvodi gušterača i koji aktivno sudjeluju u crijevnoj probavi proteina u životinja. Riječ potječe od djelovanja sličnog reninu koji ovaj enzim ima na želučani sadržaj ili "himan".
Struktura kimotripsina (Izvor: Korisnik: Mattyjenjen putem Wikimedia Commonsa)
Iako nije poznato koliko je široka njihova distribucija u životinjskom kraljevstvu, smatra se da su ti enzimi prisutni barem u svim hordama, a postoje i izvještaji o njihovoj prisutnosti u "primitivnijem phylu", poput člankonožaca. i onaj kolenterata.
Kod životinja koje imaju gušteraču, ovaj organ je glavno mjesto proizvodnje kimotripsina, kao i drugih proteaza, inhibitora enzima i prekursora ili zimogena.
Kimotripsini su naj proučavani i najbolje karakterizirani enzimi, ne samo u odnosu na njihovu biosintezu, već i na njihovu aktivaciju iz zimogena, enzimska svojstva, inhibiciju, kinetičke i katalitičke karakteristike i njihovu opću strukturu.
Karakteristike i struktura
Kimotripsini su endopeptidaze, to su proteaze koje hidroliziraju peptidne veze aminokiselina u "unutarnjim" položajima ostalih proteina; iako je također pokazano da oni mogu hidrolizirati estere, amide i arilamide, iako s manjom selektivnošću.
Imaju prosječnu molekulsku masu od oko 25 kDa (245 aminokiselina) i proizvode se iz prekursora poznatih kao kimotripsinogeni.
Iz gušterače goveda pročišćene su 2 vrste kimotripsinogena, A i B. U svinjskom modelu je opisan treći kimotripsinogen, kimotripsinogen C. Svaki od ova tri zimogena odgovoran je za proizvodnju kimotripsina A, B i C, respektivno.
Himotripsin A sastoji se od tri polipeptidna lanca koji su kovalentno povezani međusobno mostovima ili disulfidnim vezama između cisteinskih ostataka. Međutim, važno je napomenuti da ga mnogi autori smatraju monomernim enzimom (sastavljenim od jedinstvene podjedinice).
Ovi lanci čine strukturu elipsoidnog oblika u kojoj se skupine koje imaju elektromagnetske naboje nalaze prema površini (osim aminokiselina koje sudjeluju u katalitičkim funkcijama).
Kimotripsini su općenito vrlo aktivni pri kiselim pH vrijednostima, iako su oni koji su opisani i pročišćeni od insekata i drugih kičmenjaka, stabilni pri pH 8-11 i izuzetno nestabilni pri nižim pH.
Funkcije kimotripsina
Kada se egzokrinski gušterača stimulira, bilo pomoću hormona, bilo pomoću električnih impulsa, ovaj organ oslobađa sekretorne granule bogate kimotripsinogenom, koji se, nakon što dospije u tanko crijevo, presiječe drugom proteazom između ostataka 15 i 16, a zatim je " samo-prerađen "da se dobije potpuno aktivni protein.
Možda je glavna funkcija ovog enzima djelovati usklađeno s ostalim proteazama izlučenim u gastrointestinalni sustav, za probavu ili razgradnju proteina koji se konzumiraju s hranom.
Proizvodi navedene proteolize kasnije služe kao izvor ugljika i energije katabolizmom aminokiselina ili se mogu "reciklirati" izravno za stvaranje novih staničnih proteina koji će na fiziološkoj razini vršiti više različitih i različitih funkcija.
Mehanizam djelovanja
Himotripsini pokazuju svoje djelovanje tek nakon aktiviranja, budući da se stvaraju u obliku "prekursora" (zimogena) koji se nazivaju kimotripsinogeni.
Mehanizam reakcije kimotripsina (Izvor: Hbf878 putem Wikimedia Commons)
Trening
Kimotripsin zimogeni sintetiziraju se akinarnim stanicama gušterače nakon čega oni prelaze iz endoplazmatskog retikuluma u Golgijev kompleks, gdje se pakiraju u membranske komplekse ili sekretorne granule.
Te se granule nakupljaju na krajevima acina i oslobađaju se kao odgovor na hormonske podražaje ili živčane impulse.
aktiviranje
Ovisno o uvjetima aktivacije, može se naći nekoliko vrsta kimotripsina, međutim, svi uključuju proteolitičko "cijepanje" peptidne veze u zimogenu, kimotripsinogenu, proces kataliziran enzimom tripsin.
Aktivacijska reakcija u početku se sastoji od cijepanja peptidne veze između aminokiselina 15 i 16 kimotripsinogena, s kojom se formira π-kimotripsin, sposoban za „samo-preradu“ i završavanje aktivacije autokatalizom.
Djelovanje potonjeg enzima potiče stvaranje sljedećih peptida povezanih disulfidnim vezama, a oni su poznati kao lanac A (iz N-terminalne regije i ostataka 1-14), lanac B (ostaci 16 do 146) i lanac C (C-terminalna regija, počevši s ostatkom 149).
Dijelovi koji odgovaraju ostacima 14-15 i 147-148 (dva dipeptida) nemaju katalitičke funkcije i odvojeni su od glavne strukture.
Katalitička aktivnost
Himotripsin je odgovoran za hidrolizu peptidnih veza, pretežno napadajući karboksilni dio aminokiselina koji imaju aromatske bočne skupine, to jest aminokiseline poput tirozina, triptofana i fenilalanina.
Serin (Ser 195) unutar aktivnog mjesta (Gly-Asp-Ser-Gly-Glu-Ala-Val) ove vrste enzima možda je najvažniji ostatak za njegovo djelovanje. Mehanizam reakcije je sljedeći:
- Himotripsin je u početku u obliku bez supstrata, pri čemu se katalitička „trijada“ sastoji od bočne karboksilne skupine ostatka aspartata (102), imidazolnog prstena histidinskog ostatka (57) i bočna hidroksilna skupina serina (195).
- Supstrat zadovoljava enzim i veže se na njega kako bi formirao tipičan reverzibilni enzimsko-supstratni kompleks (prema mikelijskom modelu), gdje katalitička "trijada" olakšava nukleofilni napad aktiviranjem hidroksilne skupine serinskog ostatka.
- Ključna točka reakcijskog mehanizma sastoji se u stvaranju djelomične veze, što rezultira polarizacijom hidroksilne skupine, što je dovoljno za ubrzanje reakcije.
- Nakon nukleofilnog napada, karboksilna skupina postaje tetraedarski oksianionski intermedijar, koji se stabilizira s dvije vodikove veze formirane N i H skupinama ostatka Gly 193 i Ser 195.
- Oksianion se spontano "preuređuje" i nastaje enzimski intermedijer, kojem je dodana acila skupina (acilirani enzim).
- Reakcija se nastavlja ulaskom molekule vode na aktivno mjesto, molekule koja potiče novi nukleofilni napad koji rezultira stvaranjem drugog tetraedarskog međuprodukta koji je također stabiliziran vodikovim vezama.
- Reakcija završava kada se ovaj drugi intermedijar ponovno preuređuje i ponovno tvori mikelijski kompleks enzim-supstrat, gdje aktivno mjesto enzima zauzima produkt koji sadrži karboksilnu skupinu.
Reference
- Appel, W. (1986). Himotripsin: molekularna i katalitička svojstva. Klinička biokemija, 19 (6), 317-322.
- Bender, ML, Killheffer, JV, & Cohen, S. (1973). Kimotripsina. CRC kritičke kritike iz biokemije, 1 (2), 149-199.
- Blow, DM (1971). 6 Struktura kimotripsina. In Enzimi (Vol. 3, str. 185-212). Akademska štampa.
- Blow, DM (1976). Struktura i mehanizam kimotripsina. Kemijska istraživanja, 9 (4), 145-152.
- Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Lehningerovi principi biokemije. Macmillan.
- Polgár, L. (2013). Katalitički mehanizmi peptidaza serina i treonina. U Priručniku proteolitičkih enzima (str. 2524-2534). Elsevier Ltd.
- Westheimer, FH (1957). Hipoteza o mehanizmu djelovanja kimotripsina. Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država, 43 (11), 969.