CHYMOTRYPSIN: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAG-ANDAR, MEKANISMO NG PAGKILOS - BIOLOGY - 2025

Ang chymotrypsin ay ang pangalawang pinaka-masaganang protina ng pagtunaw na tinago ng pancreas sa maliit na bituka. Ito ay isang enzyme na kabilang sa pamilya ng serine na mga protease at dalubhasa sa hydrolysis ng peptide bond sa pagitan ng mga amino acid tulad ng tyrosine, phenylalanine, tryptophan, methionine at leucine na naroroon sa malalaking protina.

Ang pangalang "chymotrypsin" ay talagang pinagsasama-sama ang isang pangkat ng mga enzyme na ginawa ng pancreas at aktibong nakikilahok sa bituka na pantunaw ng mga protina sa mga hayop. Ang salita ay nagmula sa pagkilos na tulad ng renin na mayroon ang enzyme na ito sa mga nilalaman ng gastric o ang "chyme".

Istraktura ng Chymotrypsin (Pinagmulan: Gumagamit: Mattyjenjen sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Bagaman hindi ito kilala nang eksakto kung gaano kalawak ang kanilang pamamahagi sa kaharian ng hayop, itinuturing na ang mga enzymes na ito ay naroroon kahit papaano sa lahat ng mga chordates at may mga ulat ng kanilang pagkakaroon sa "mas primitive phyla" tulad ng mga arthropod. at ng mga coelenterates.

Sa mga hayop na mayroong pancreas, ang organ na ito ay ang pangunahing site ng paggawa ng chymotrypsin, pati na rin ang iba pang mga proteases, inhibitor ng enzyme, at mga hudyat o zymogens.

Ang mga chymotrypsins ang pinaka-pinag-aralan at pinakamahusay na nailalarawan na mga enzyme, hindi lamang may kaugnayan sa kanilang biosynthesis, kundi pati na rin sa kanilang pag-activate mula sa zymogen, kanilang mga katangian ng enzymatic, kanilang pagsugpo, kanilang mga kinetic at catalytic na katangian at ang kanilang pangkalahatang istraktura.

Mga katangian at istraktura

Ang Chymotrypsins ay endopeptidases, iyon ay, sila ay mga protease na hydrolyze peptide bond ng mga amino acid sa "panloob" na posisyon ng iba pang mga protina; bagaman ipinakita din na maaari silang mag-hydrolyze esters, amides at arylamides, bagaman may mas kaunting pagpili.

Mayroon silang isang average na bigat ng molekular na halos 25 kDa (245 amino acid) at ginawa mula sa mga precursor na kilala bilang chymotrypsinogens.

Mula sa pancreas ng mga hayop ng bovine, 2 uri ng chymotrypsinogens ay nalinis, A at B. Sa modelo ng porcine, inilarawan ang isang pangatlong chymotrypsinogen, ang chymotrypsinogen C. Ang bawat isa sa tatlong zymogens na ito ay may pananagutan sa paggawa ng mga chymotrypsins A, B at C, ayon sa pagkakabanggit.

Ang Chymotrypsin A ay binubuo ng tatlong polypeptide chain na covalently link sa isa't isa sa pamamagitan ng mga tulay o disulfide bond sa pagitan ng mga residue ng cysteine. Gayunpaman, mahalagang banggitin na maraming mga may-akda ang itinuturing na isang monomeric enzyme (binubuo ng isang solong subunit).

Ang mga chain na ito ay bumubuo ng isang istraktura na may isang hugis na ellipsoid, kung saan ang mga pangkat na mayroong mga singil ng electromagnetic ay matatagpuan patungo sa ibabaw (maliban sa mga amino acid na nakikilahok sa mga pag-andar ng catalytic).

Ang mga chymotrypsins sa pangkalahatan ay lubos na aktibo sa acidic pH's, bagaman ang mga inilarawan at nilinis mula sa mga insekto at iba pang mga hayop na hindi vertebrate ay matatag sa pH 8-11 at lubos na hindi matatag sa mas mababang pH.

Ang function ng Chymotrypsin

Kapag ang exocrine pancreas ay pinukaw, alinman sa pamamagitan ng mga hormone o sa pamamagitan ng mga de-koryenteng impulses, ang organ na ito ay naglabas ng mga secretory granules na mayaman sa chymotrypsinogen, na, sa sandaling umabot ito sa maliit na bituka, ay pinutol ng isa pang protease sa pagitan ng nalalabi 15 at 16 at pagkatapos ay " naproseso sa sarili "upang magbunga ng isang aktibong protina.

Marahil ang pangunahing pag-andar ng enzyme na ito ay upang kumilos kasama ang iba pang mga proteases na pinalabas sa gastrointestinal system para sa panunaw o pagkasira ng mga protina na natupok ng pagkain.

Ang mga produkto ng nasabing proteolysis ay kasunod na nagsisilbing isang mapagkukunan ng carbon at enerhiya sa pamamagitan ng catabolism ng amino acid o maaari silang "recycled" nang direkta para sa pagbuo ng mga bagong cellular protein na magsasagawa ng maraming at iba-ibang mga pag-andar sa antas ng physiological.

Mekanismo ng pagkilos

Ang mga chymotrypsins ay nagsasagawa lamang ng kanilang mga pagkilos pagkatapos na maaktibo, dahil ang mga ito ay ginawa bilang mga form na "precursor" (zymogens) na tinatawag na chymotrypsinogens.

Ang mekanismo ng reaksyon ng Chymotrypsin (Pinagmulan: Hbf878 sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Pagsasanay

Ang mga zymogens ng Chymotrypsin ay synthesized ng mga selula ng acinar ng pancreas, pagkatapos nito lumipat sila mula sa endoplasmic reticulum hanggang sa Golgi complex, kung saan sila ay nakabalot sa loob ng mga lamad na mga komplikado o mga lihim na lihim.

Ang mga granule na ito ay nag-iipon sa mga dulo ng acini at inilabas bilang tugon sa mga hormonal stimuli o nerve impulses.

Pag-activate

Nakasalalay sa mga kondisyon ng pag-activate, maraming mga uri ng chymotrypsins ang maaaring matagpuan, gayunpaman, ang lahat ng mga ito ay nagsasangkot ng proteolytic "cleavage" ng isang peptide bond sa zymogen, chymotrypsinogen, isang proseso na napalaki ng enzyme trypsin.

Ang reaksyon ng activation sa una ay binubuo ng pag-iwas ng peptide bond sa pagitan ng amino acid 15 at 16 ng chymotrypsinogen, kung saan nabuo ang π-chymotrypsin, na may kakayahang "pagpoproseso ng sarili" at pagkumpleto ng pag-activate ng autocatalysis.

Ang pagkilos ng huling enzyme ay nagtataguyod ng pagbuo ng kasunod na mga peptides na naka-link sa pamamagitan ng disulfide bond at ito ay kilala bilang chain A (mula sa rehiyon ng N-terminal at nalalabi 1-14), chain B (residues 16 hanggang 146) at ang C chain (C-terminal region, nagsisimula sa nalalabi 149).

Ang mga bahagi na nauugnay sa mga nalalabi 14-15 at 147-148 (dalawang dipeptides) ay walang mga pag-andar ng catalytic at natanggal mula sa pangunahing istraktura.

Aktibong kataliko

Ang Chymotrypsin ay responsable para sa hydrolyzing peptide bond, higit sa lahat ay umaatake sa carboxylic na bahagi ng mga amino acid na mayroong mga aromatic side groups, iyon ay, mga amino acid tulad ng tyrosine, tryptophan, at phenylalanine.

Ang isang serine (Ser 195) sa loob ng aktibong site (Gly-Asp-Ser-Gly-Glu-Ala-Val) ng ganitong uri ng enzyme ay marahil ang pinakamahalagang nalalabi para sa paggana nito. Ang mekanismo ng reaksyon ay ang mga sumusunod:

- Ang Chymotrypsin ay una sa isang form na "walang substrate", kung saan ang catalytic "triad" ay binubuo ng pangkat na carboxyl ng isang nalalabi na aspartate (102), ang imidazole singsing ng isang residid ng histidine (57) at ang panig na hydroxyl group ng isang serine (195).

- Natugunan ng substrate ang enzyme at nagbubuklod upang makabuo ng isang pangkaraniwang nababaligtad na enzyme-substrate complex (ayon sa mycaelian model), kung saan pinapabilis ng catalytic "triad" ang pag-atake ng nucleophilic sa pamamagitan ng pag-activate ng hydroxyl group ng nalalabi na serine.

- Ang pangunahing punto ng mekanismo ng reaksyon ay binubuo sa pagbuo ng isang bahagyang bono, na nagreresulta sa polariseysyon ng pangkat na hydroxyl, na sapat upang mapabilis ang reaksyon.

- Matapos ang pag-atake ng nucleophilic, ang grupo ng carboxyl ay nagiging isang tetrahedral oxyanion intermediate, na kung saan ay nagpapatatag sa pamamagitan ng dalawang bono ng hydrogen na nabuo ng mga grupo ng N at H ng nalalabi ng Gly 193 at Ser 195.

- Ang oxyanion ay kusang "nag-ayos" at isang intermediate ng enzyme ay nabuo kung saan idinagdag ang isang grupo ng acyl (acylated enzyme).

- Ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pagpasok ng isang molekula ng tubig sa aktibong site, isang molekula na nagtataguyod ng isang bagong pag-atake ng nucleophilic na nagreresulta sa pagbuo ng isang pangalawang tetrahedral intermediate na napapatatag din ng mga bono ng hydrogen.

- Ang reaksyon ay natapos kapag ang pangalawang intermediate na ito ay muling nag-aayos muli at nabuo muli ang enzim-substrate mycaelian complex, kung saan ang aktibong site ng enzyme ay inookupahan ng produkto na naglalaman ng pangkat ng carboxyl.

Mga Sanggunian

1. Appel, W. (1986). Chymotrypsin: molekular at catalytic katangian. Ang biochemistry ng klinika, 19 (6), 317-322.
2. Bender, ML, Killheffer, JV, & Cohen, S. (1973). Chymotrypsin. Ang kritikal na mga pagsusuri ng CRC sa biochemistry, 1 (2), 149-199.
3. Ang suntok, DM (1971). 6 Ang Istraktura ng Chymotrypsin. Sa mga enzymes (Tomo 3, p. 185-212). Akademikong Press.
4. Ang suntok, DM (1976). Istraktura at mekanismo ng chymotrypsin. Mga account ng pananaliksik sa kemikal, 9 (4), 145-152.
5. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Mga prinsipyo ng Lehninger ng biochemistry. Macmillan.
6. Polgár, L. (2013). Mga mekanismo ng catalytic ng serine at threonine peptidases. Sa Handbook ng Proteolytic Enzymes (pp. 2524-2534). Elsevier Ltd.
7. Westheimer, FH (1957). Ang hipotesis para sa mekanismo ng pagkilos ng chymotrypsin. Mga pamamaraan ng National Academy of Sciences ng Estados Unidos ng Amerika, 43 (11), 969.