The chymotrypsin adalah protein penghadaman yang banyak di kedua paling dirembeskan oleh pankreas ke dalam usus kecil. Ini adalah enzim yang tergolong dalam keluarga serat protease dan ia mengkhususkan diri dalam hidrolisis ikatan peptida antara asid amino seperti tirosin, fenilalanin, triptofan, metionin dan leukin yang terdapat dalam protein besar.
Nama "chymotrypsin" sebenarnya menyatukan sekumpulan enzim yang dihasilkan oleh pankreas dan yang secara aktif mengambil bahagian dalam pencernaan protein protein pada haiwan. Kata ini berasal dari tindakan seperti renin yang terdapat pada enzim ini pada kandungan gastrik atau "chyme".
Struktur Chymotrypsin (Sumber: Pengguna: Mattyjenjen melalui Wikimedia Commons)
Walaupun tidak diketahui secara tepat seberapa luas penyebarannya di kerajaan binatang, dianggap bahawa enzim-enzim ini ada setidaknya di semua chordate dan ada laporan tentang keberadaan mereka dalam "phyla yang lebih primitif" seperti arthropoda. dan yang bersama-sama.
Pada haiwan yang mempunyai pankreas, organ ini adalah tempat pengeluaran utama untuk chymotrypsins, serta protease lain, penghambat enzim, dan prekursor atau zimogen.
Chymotrypsins adalah enzim yang paling banyak dikaji dan dicirikan paling baik, tidak hanya berkaitan dengan biosintesisnya, tetapi juga pengaktifan mereka dari zimogen, sifat enzimatiknya, perencatannya, ciri kinetik dan pemangkinnya, dan struktur amnya.
Ciri dan struktur
Chymotrypsins adalah endopeptidases, iaitu, mereka adalah protease yang menghidrolisis ikatan peptida asid amino dalam kedudukan "dalaman" protein lain; walaupun telah ditunjukkan bahawa mereka dapat menghidrolisis ester, amida dan arylamida, walaupun dengan kurang selektiviti.
Mereka mempunyai berat molekul purata kira-kira 25 kDa (245 asid amino) dan dihasilkan dari prekursor yang dikenali sebagai chymotrypsinogens.
Dua jenis chymotrypsinogen, A dan B, telah disucikan dari pankreas haiwan sapi .. Chymotrypsinogen ketiga dijelaskan dalam model babi, chymotrypsinogen C. Masing-masing dari ketiga zimogen ini bertanggungjawab untuk penghasilan chymotrypsins A, B. dan C, masing-masing.
Chymotrypsin A terdiri daripada tiga rantai polipeptida yang saling berkaitan antara satu sama lain melalui jambatan atau ikatan disulfida antara residu sistein. Walau bagaimanapun, adalah penting untuk menyebut bahawa banyak penulis menganggapnya sebagai enzim monomer (terdiri daripada satu subunit).
Rantai ini membentuk struktur yang memiliki bentuk elipsoid, di mana kumpulan yang mempunyai muatan elektromagnetik terletak ke arah permukaan (kecuali asid amino yang mengambil bahagian dalam fungsi pemangkin).
Chymotrypsins umumnya sangat aktif pada pH berasid, walaupun yang telah dijelaskan dan dimurnikan dari serangga dan haiwan bukan vertebrata yang stabil pada pH 8-11 dan sangat tidak stabil pada pH yang lebih rendah.
Fungsi Chymotrypsin
Apabila pankreas eksokrin dirangsang, baik oleh hormon atau oleh impuls elektrik, organ ini melepaskan butiran sekresi yang kaya dengan chymotrypsinogen, yang, setelah mencapai usus kecil, dipotong oleh protease lain antara residu 15 dan 16 dan kemudian adalah " diproses sendiri ”untuk menghasilkan protein aktif sepenuhnya.
Mungkin fungsi utama enzim ini adalah bertindak bersama dengan protease lain yang dikeluarkan ke dalam sistem gastrointestinal untuk pencernaan atau penurunan protein yang dimakan bersama makanan.
Produk-produk dari proteolisis tersebut kemudiannya berfungsi sebagai sumber karbon dan tenaga melalui katabolisme asid amino atau mereka dapat "dikitar semula" secara langsung untuk pembentukan protein selular baru yang akan menjalankan pelbagai fungsi di peringkat fisiologi.
Mekanisme tindakan
Chymotrypsins melakukan tindakan mereka hanya setelah diaktifkan, kerana dihasilkan sebagai bentuk "prekursor" (zymogens) yang disebut chymotrypsinogens.
Mekanisme reaksi Chymotrypsin (Sumber: Hbf878 melalui Wikimedia Commons)
Latihan
Chymotrypsin zymogen disintesis oleh sel-sel acinar pankreas, setelah itu mereka berpindah dari retikulum endoplasma ke kompleks Golgi, di mana ia dikemas dalam kompleks membran atau butiran sekresi.
Butiran ini berkumpul di hujung acini dan dilepaskan sebagai tindak balas terhadap rangsangan hormon atau impuls saraf.
Pengaktifan
Bergantung pada keadaan pengaktifan, beberapa jenis chymotrypsins dapat dijumpai, namun semuanya melibatkan "pembelahan" proteolitik ikatan peptida dalam zymogen, chymotrypsinogen, suatu proses yang dikatalisis oleh enzim trypsin.
Reaksi pengaktifan pada mulanya terdiri daripada pemisahan ikatan peptida antara asid amino 15 dan 16 chymotrypsinogen, dengan mana π-chymotrypsin terbentuk, mampu "memproses sendiri" dan menyelesaikan pengaktifan dengan autokatalisis.
Tindakan enzim yang terakhir mendorong pembentukan peptida berikutnya yang dihubungkan oleh ikatan disulfida dan ini dikenali sebagai rantai A (dari kawasan terminal N dan residu 1-14), rantai B (residu 16 hingga 146) dan rantai C (wilayah C-terminal, bermula dengan residu 149).
Bahagian yang sepadan dengan residu 14-15 dan 147-148 (dua dipeptida) tidak mempunyai fungsi pemangkin dan terlepas dari struktur utama.
Aktiviti pemangkin
Chymotrypsin bertanggungjawab untuk menghidrolisis ikatan peptida, terutama menyerang bahagian karboksilik asid amino yang mempunyai kumpulan sisi aromatik, iaitu asid amino seperti tirosin, triptofan, dan fenilalanin.
Serin (Ser 195) di dalam laman aktif (Gly-Asp-Ser-Gly-Glu-Ala-Val) jenis enzim ini mungkin merupakan sisa yang paling penting untuk berfungsi. Mekanisme tindak balas adalah seperti berikut:
- Chymotrypsin pada mulanya dalam bentuk "bebas substrat", di mana "triad" katalitik terdiri daripada kumpulan karboksil sisi residu aspartat (102), cincin imidazol residu histidin (57) dan kumpulan hidroksil sampingan serin (195).
- Substrat memenuhi enzim dan mengikatnya untuk membentuk kompleks substrat enzim-reversibel khas (mengikut model mycaelian), di mana "triad" katalitik memfasilitasi serangan nukleofilik dengan mengaktifkan kumpulan hidroksil residu serin.
- Titik utama mekanisme reaksi terdiri dalam pembentukan ikatan separa, yang mengakibatkan polarisasi kumpulan hidroksil, yang cukup untuk mempercepat tindak balas.
- Selepas serangan nukleofilik, kumpulan karboksil menjadi tetrahedral oxyanion perantaraan, yang distabilkan oleh dua ikatan hidrogen yang dibentuk oleh kumpulan N dan H dari residu Gly 193 dan Ser 195.
- oxyanion secara spontan "menyusun semula" dan enzim perantaraan terbentuk di mana kumpulan asil (enzim asilasi) telah ditambahkan.
- Reaksi berlanjutan dengan kemasukan molekul air ke laman aktif, molekul yang mendorong serangan nukleofilik baru yang mengakibatkan pembentukan zat perantara tetrahedral kedua yang juga distabilkan oleh ikatan hidrogen.
- Reaksi berakhir apabila perantaraan kedua ini disusun semula dan membentuk kompleks enzim-substrat mikaelian lagi, di mana tapak aktif enzim ditempati oleh produk yang mengandungi kumpulan karboksil.
Rujukan
- Appel, W. (1986). Chymotrypsin: sifat molekul dan pemangkin. Biokimia klinikal, 19 (6), 317-322.
- Bender, ML, Killheffer, JV, & Cohen, S. (1973). Chymotrypsin. Ulasan kritikal CRC dalam biokimia, 1 (2), 149-199.
- Blow, DM (1971). 6 Struktur Chymotrypsin. Dalam Enzim (Jilid 3, ms 185-212). Akhbar Akademik.
- Blow, DM (1976). Struktur dan mekanisme chymotrypsin. Akaun penyelidikan kimia, 9 (4), 145-152.
- Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
- Polgár, L. (2013). Mekanisme pemangkin peptidase serine dan threonine. Dalam Buku Panduan Enzim Proteolitik (hlm. 2524-2534). Elsevier Ltd.
- Westheimer, FH (1957). Hipotesis untuk mekanisme tindakan chymotrypsin. Prosiding Akademi Sains Kebangsaan Amerika Syarikat, 43 (11), 969.