CHIMOTRIPSINAS: SAVYBĖS, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS, VEIKIMO MECHANIZMAS - BIOLOGIJA - 2025

Chimotripsino yra antra labiausiai gausiai virškinimo baltymų sekretuoja kasos į plonąją žarną. Tai fermentas, priklausantis serino proteazių šeimai ir besispecializuojantis peptidinių ryšių hidrolizėje tarp aminorūgščių, tokių kaip tirozinas, fenilalaninas, triptofanas, metioninas ir leucinas, esantys dideliuose baltymuose.

Pavadinimas „chimotripsinas“ iš tikrųjų jungia fermentų, kuriuos gamina kasa ir kurie aktyviai dalyvauja gyvūnų žarnyne virškinamų baltymų, grupę. Žodis kilo iš į reniną panašaus veikimo, kurį šis fermentas daro skrandžio turiniui arba „chyme“.

Chimotripsino struktūra (Šaltinis: Vartotojas: Mattyjenjen per Wikimedia Commons)

Nors tiksliai nežinoma, koks jų pasiskirstymas gyvūnų karalystėje, manoma, kad šių fermentų yra bent jau visuose chordetuose ir yra pranešimų apie jų buvimą „primityvesnėse fylose“, tokiose kaip nariuotakojai. ir kolektorių.

Tiems gyvūnams, kurie turi kasą, šis organas yra pagrindinė chimotripsino gamybos vieta, taip pat kitos proteazės, fermentų inhibitoriai ir pirmtakai ar zimogenai.

Chimotripsinai yra labiausiai ištirti ir geriausiai apibūdinami fermentai ne tik atsižvelgiant į jų biosintezę, bet ir į jų aktyvavimąsi iš zimogeno, jų fermentines savybes, slopinimą, kinetines ir katalizines savybes bei bendrą struktūrą.

Charakteristikos ir struktūra

Chimotripsinai yra endopeptidazės, ty proteazės, kurios hidrolizuoja aminorūgščių peptidinius ryšius kitų baltymų „vidinėse“ padėtyse; nors taip pat įrodyta, kad jie gali hidrolizuoti esterius, amidus ir arilamidus, nors ir mažiau selektyvūs.

Jų vidutinė molekulinė masė yra apie 25 kDa (245 amino rūgštys) ir jie gaminami iš pirmtakų, vadinamų chimotripsinogenais.

Iš galvijų kasos buvo išgryninti dviejų tipų chimotripsinogenai: A ir B. Trečiasis chimotripsinogenas buvo aprašytas kiaulės modelyje - chimotripsinogenas C. Kiekvienas iš šių trijų zymogenų yra atsakingas už chimotripsinų A, B gamybą. ir C, atitinkamai.

Chimotripsinas A yra sudarytas iš trijų polipeptidų grandinių, kurios kovalentiškai sujungtos viena su kita per tiltus arba disulfidinius ryšius tarp cisteino liekanų. Vis dėlto svarbu paminėti, kad daugelis autorių jį laiko monomeriniu fermentu (sudarytu iš vieno subvieneto).

Šios grandinės sudaro elipsės formos struktūrą, kurioje grupės, turinčios elektromagnetinius krūvius, yra paviršiaus atžvilgiu (išskyrus aminorūgštis, kurios dalyvauja katalizinėse funkcijose).

Chimotripsinai paprastai yra labai aktyvūs esant rūgščiam pH, nors aprašyti ir išvalyti nuo vabzdžių ir kitų nestuburinių gyvūnų pH yra stabilūs esant 8-11 pH ir ypač nestabilūs esant žemesniam pH.

Chimotripsino funkcijos

Kai egzokrininę kasą stimuliuoja hormonai arba elektros impulsai, šis organas išskiria sekrecines granules, kuriose gausu chimotripsinogeno, kurios, pasiekusios plonąją žarną, yra supjaustomos kita proteaze tarp 15 ir 16 liekanų, o po to yra “. savaiminis perdirbimas “, kad būtų gaunamas visiškai aktyvus baltymas.

Galbūt pagrindinė šio fermento funkcija yra veikti kartu su kitomis proteazėmis, išsiskiriančiomis į virškinimo traktą, kad būtų virškinami ar skaidomi baltymai, vartojami su maistu.

Minėtos proteolizės produktai vėliau tarnauja kaip anglies ir energijos šaltinis per aminorūgščių katabolizmą, arba jie gali būti „perdirbami“ tiesiogiai formuojant naujus ląstelinius baltymus, kurie atliks daugybę ir įvairių funkcijų fiziologiniame lygmenyje.

Veiksmo mechanizmas

Chimotripsinai veikia tik juos suaktyvinę, nes jie gaminami kaip „pirmtako“ formos (zymogenai), vadinami chimotripsinogenais.

Chimotripsino reakcijos mechanizmas (Šaltinis: Hbf878 per „Wikimedia Commons“)

Mokymai

Chimotripsino zymogenus sintezuoja kasos acinarinės ląstelės, po kurių jos migruoja iš endoplazminio retikulumo į Golgi kompleksą, kur yra supakuotos į membraninius kompleksus arba sekrecines granules.

Šios granulės kaupiasi acini galuose ir išsiskiria reaguodamos į hormoninius dirgiklius ar nervinius impulsus.

Aktyvinimas

Priklausomai nuo aktyvavimo sąlygų, galima rasti kelių tipų chimotripsinus, tačiau visi jie yra susiję su proteolitiniu „skaidymu“ peptidinės jungties zymogene, chimotripsinogene - procese, kurį katalizuoja fermentas tripsinas.

Aktyvacijos reakcija iš pradžių susideda iš peptido jungties tarp chimotripsinogeno 15 ir 16 aminorūgščių, su kuriomis susidaro π-chimotripsinas, suskaidymo, galinčio „savaime apdoroti“ ir užbaigti aktyvaciją autokatalizės būdu.

Pastarojo fermento veikimas skatina paskesnių peptidų, sujungtų disulfidiniais ryšiais, susidarymą. Jie yra žinomi kaip grandinė A (iš N-galo srities ir 1–14 liekanų), grandinė B (16–146 liekanos) ir C grandinė (C-galo sritis, pradedant 149 liekana).

Porcijos, atitinkančios liekanas 14-15 ir 147-148 (du dipeptidai), neturi katalitinių funkcijų ir yra atskirtos nuo pagrindinės struktūros.

Katalizinis aktyvumas

Chimotripsinas yra atsakingas už peptidinių jungčių hidrolizavimą, daugiausia puolant aminorūgščių, turinčių aromatinių šoninių grupių, karboksilinę dalį, tai yra, amino rūgščių, tokių kaip tirozinas, triptofanas ir fenilalaninas.

Šio tipo fermento aktyviojoje vietoje (Gly-Asp-Ser-Gly-Glu-Ala-Val) esantis serinas (Ser 195) yra bene svarbiausia jo veikimo liekana. Reakcijos mechanizmas yra toks:

- Iš pradžių chimotripsinas yra be substratų, kai katalitinę „triadą“ sudaro aspartato liekanos šoninės karboksilo grupės (102), histidino liekanos imidazolo žiedas (57) ir serino (195) šoninė hidroksilo grupė.

- Substratas susitinka su fermentu ir jungiasi prie jo, kad susidarytų tipiškas grįžtamojo fermento-substrato kompleksas (pagal Mycaelian modelį), kur katalizinė „triada“ palengvina nukleofilinį išpuolį, aktyvuodama serino liekanos hidroksilo grupę.

- Svarbiausias reakcijos mechanizmo taškas yra dalinio ryšio susidarymas, dėl kurio susidaro hidroksilo grupės poliarizacija, kurios pakanka reakcijai pagreitinti.

- Po nukleofilinės atakos karboksilo grupė tampa tetraedriniu oksianiono tarpiniu junginiu, kurį stabilizuoja du vandenilio ryšiai, kuriuos sudaro Gly 193 ir Ser 195 liekanų N ir H grupės.

- Oksianionas savaime „persitvarko“ ir sudaro fermento tarpinį junginį, prie kurio pridedama acilo grupė (acilintas fermentas).

- Reakcija tęsiasi, kai į aktyviąją vietą patenka vandens molekulė - molekulė, skatinanti naują nukleofilinį išpuolį, dėl kurio susidaro antrasis tetraedrinis tarpinis produktas, kurį taip pat stabilizuoja vandenilio ryšiai.

- Reakcija pasibaigia, kai ši antroji tarpinė medžiaga vėl persitvarko, ir vėl susidaro mikaelijos fermento substrato substratas, kuriame aktyviąją fermento vietą užima produktas, kuriame yra karboksilo grupė.

Nuorodos

1. Appel, W. (1986). Chimotripsinas: molekulinės ir katalitinės savybės. Klinikinė biochemija, 19 (6), 317-322.
2. Benderis, L. L., Killhefferis, BĮ ir Cohenas, S. (1973). Chimotripsinas. CRC kritinės apžvalgos biochemijoje, 1 (2), 149–199.
3. Blow, DM (1971). 6 Chimotripsino struktūra. „Fermentuose“ (3 tomas, p. 185–212). Akademinė spauda.
4. Blow, DM (1976). Chimotripsino struktūra ir mechanizmas. Cheminių tyrimų ataskaitos, 9 (4), 145–152.
5. Nelsonas, D. L., Lehningeris, AL ir „Cox“, MM (2008). Lehningerio biochemijos principai. Macmillanas.
6. Polgár, L. (2013). Serino ir treonino peptidazių kataliziniai mechanizmai. Proteolitinių fermentų vadove (p. 2524–2534). „Elsevier Ltd.“
7. Westheimer, FH (1957). Chimotripsino veikimo mechanizmo hipotezė. Jungtinių Amerikos Valstijų nacionalinės mokslų akademijos leidiniai, 43 (11), 969.