KYMOTRYPSIINI: OMINAISUUDET, RAKENNE, TOIMINNOT, VAIKUTUSTAPA - BIOLOGIA - 2026

Kymotrypsiini on toiseksi yleisin ruoansulatuskanavan proteiini erittyy haiman ohutsuoleen. Se on seriiniproteaasien perheeseen kuuluva entsyymi ja erikoistunut peptidisidosten hydrolyysiin aminohappojen, kuten tyrosiinin, fenyylialaniinin, tryptofaanin, metioniinin ja leusiinin välillä suurissa proteiineissa.

Nimi ”kymotrypsiini” tosiasiallisesti yhdistää haiman tuottamia entsyymiryhmiä, jotka osallistuvat aktiivisesti eläinten proteiinien suoliston sulamiseen. Sana johtuu reniinin kaltaisesta vaikutuksesta, joka tällä entsyymillä on mahalaukun sisältöön tai ”kymeniin”.

Kymotrypsiinirakenne (Lähde: Käyttäjä: Mattyjenjen Wikimedia Commonsin kautta)

Vaikka ei tiedetä tarkalleen kuinka laajaa niiden jakautuminen on eläinvaltiossa, katsotaan, että näitä entsyymejä on läsnä ainakin kaikissa chordateissa, ja on olemassa raportteja niiden esiintymisestä "primitiivisemmissä fyloissa", kuten niveljalkaisissa. ja koeltenteraattien.

Niillä eläimillä, joilla on haima, tämä elin on kymotrypsiinin tuotannon pääpaikka, samoin kuin muut proteaasit, entsyymi-inhibiittorit ja esiasteet tai tsymogeenit.

Kymotrypsiinit ovat tutkituimpia ja parhaiten karakterisoituja entsyymejä, paitsi suhteessa niiden biosynteesiin, myös niiden aktivointiin tsymogeenistä, entsymaattisiin ominaisuuksiin, estoon, kineettisiin ja katalyyttisiin ominaisuuksiin ja yleiseen rakenteeseen.

Ominaisuudet ja rakenne

Kymotrypsiinit ovat endopeptidaaseja, ts. Ne ovat proteaaseja, jotka hydrolysoivat aminohappojen peptidisidoksia muiden proteiinien "sisäisissä" asemissa; vaikka on myös osoitettu, että ne voivat hydrolysoida estereitä, amideja ja aryyliamideja, vaikkakin vähemmän selektiivisiä.

Niiden keskimääräinen molekyylipaino on noin 25 kDa (245 aminohappoa) ja ne tuotetaan kymotrypsinogeeneiksi tunnetuista esiasteista.

Nautaeläinten haimasta on puhdistettu 2 tyyppisiä kymotrypsinogeenejä, A ja B. Sian mallissa kuvailtiin kolmas kymotrypsinogeeni, kymotrypsinogeeni C. Kukin näistä kolmesta sytosgeenistä vastaa kymotrypsiinien A, B tuotannosta. ja C, vastaavasti.

Kymotrypsiini A koostuu kolmesta polypeptidiketjusta, jotka on kovalenttisesti kytketty toisiinsa siltojen tai disulfidisidosten kautta kysteiinitähteiden välillä. On kuitenkin tärkeää mainita, että monet kirjoittajat pitävät sitä monomeerisenä entsyyminä (koostuu yhdestä alayksiköstä).

Nämä ketjut muodostavat rakenteen, jolla on ellipsoidimuoto, jossa ryhmät, joilla on sähkömagneettiset varaukset, sijaitsevat pintaa kohti (lukuun ottamatta aminohappoja, jotka osallistuvat katalyyttisiin toimintoihin).

Kymotrypsiinit ovat yleensä erittäin aktiivisia happamissa pH: issa, vaikka sellaiset, jotka on kuvattu ja puhdistettu hyönteisistä ja muista selkärangattomista eläimistä, ovat stabiileja pH-arvossa 8 - 11 ja erittäin epävakaita alhaisemmassa pH: ssa.

Kymotrypsiinin toiminnot

Kun eksokriinistä haimaa stimuloidaan joko hormonien tai sähköimpulssien avulla, tämä elin vapauttaa eritysrakeita, joissa on runsaasti kymotrypsinogeeniä, ja kun ne saavuttavat ohutsuolen, ne leikataan toisella proteaasilla tähteiden 15 ja 16 välillä ja sitten " itsekäsitelty ”täysin aktiivisen proteiinin tuottamiseksi.

Ehkä tämän entsyymin päätehtävä on toimia yhdessä muiden maha-suolikanavaan erittyvien proteaasien kanssa ruoan kanssa nautittujen proteiinien sulamista tai hajoamista varten.

Mainitun proteolyysin tuotteet toimivat myöhemmin hiilen ja energian lähteenä aminohappojen katabolismin kautta tai ne voidaan "kierrättää" suoraan uusien soluproteiinien muodostamiseksi, jotka suorittavat useita ja erilaisia ​​toimintoja fysiologisella tasolla.

Toimintamekanismi

Kymotrypsiinit suorittavat vaikutuksensa vasta aktivoitumisensa jälkeen, koska ne tuotetaan "esiasteen" muodoissa (tsymogeenit), joita kutsutaan kymotrypsinogeeneiksi.

Kymotrypsiinireaktion mekanismi (Lähde: Hbf878 Wikimedia Commonsin kautta)

koulutus

Haiman acinaarisolut syntetisoivat kymotrypsiinisygegeenejä, minkä jälkeen ne siirtyvät endoplasmisesta retikulumista Golgi-kompleksiin, missä ne pakataan kalvoihin tai eritysrakeisiin.

Nämä rakeet kerääntyvät acinien päihin ja vapautuvat vastauksena hormonaalisiin ärsykkeisiin tai hermoimpulsseihin.

aktivointi

Aktivointiolosuhteista riippuen voidaan löytää useita tyyppejä kymotrypsiinejä, mutta kaikkiin niihin sisältyy peptidisidoksen proteolyyttinen “pilkkominen” symogeenissä, kymotrypsinogeenissä, prosessi, jota katalysoi trypsiini-entsyymi.

Aktivointireaktio koostuu alun perin peptidisidoksen katkaisemisesta kymotrypsinogeenin aminohappojen 15 ja 16 välillä, joiden kanssa muodostuu π-kymotrypsiini, joka kykenee ”itseprosessoimaan” ja saattamaan loppuun aktivoinnin autokatalyysillä.

Jälkimmäisen entsyymin vaikutus edistää seuraavien peptidien muodostumista, jotka on kytketty disulfidisidoksilla, ja näitä kutsutaan ketjuksi A (N-terminaalisesta alueesta ja tähteistä 1-14), ketjuksi B (tähteet 16 - 146) ja C-ketju (C-terminaalinen alue, alkaen tähteestä 149).

Ryhmiä 14-15 ja 147-148 (kahdella dipeptidillä) vastaavilla osilla ei ole katalyyttisiä funktioita ja ne ovat irronneet päärakenteesta.

Katalyyttinen aktiivisuus

Kymotrypsiini on vastuussa peptidisidosten hydrolysoinnista, pääosin hyökkäämällä aminohappojen karboksyyliosaan, jolla on aromaattiset sivuryhmät, toisin sanoen aminohapot, kuten tyrosiini, tryptofaani ja fenyylialaniini.

Tämän tyyppisen entsyymin aktiivinen kohta (Gly-Asp-Ser-Gly-Glu-Ala-Val) on seriini (Ser 195), joka on kenties välttämätöntä jäännös sen toiminnalle. Reaktiomekanismi on seuraava:

- Kymotrypsiini on alun perin "substraattittomassa" muodossa, jossa katalyyttinen "triadi" koostuu aspartaattitähteen (102) sivukarboksyyliryhmästä, histidiinitähteen (57) imidatsolirenkaasta ja seriinin (195) sivuhydroksyyliryhmä.

- Substraatti kohtaa entsyymin ja sitoutuu siihen muodostaen tyypillisen palautuvan entsyymi-substraattikompleksin (mykeelimallin mukaan), jossa katalyyttinen "triadi" helpottaa nukleofiilistä hyökkäystä aktivoimalla seriinitähteen hydroksyyliryhmän.

- Reaktiomekanismin avainpiste koostuu osittaisen sidoksen muodostumisesta, mikä johtaa hydroksyyliryhmän polarisaatioon, joka riittää reaktion nopeuttamiseen.

- Nukleofiilisen hyökkäyksen jälkeen karboksyyliryhmästä tulee tetraedrinen oksyanionivälituote, joka stabiloidaan kahdella vety sidoksella, jotka muodostuvat Gly 193: n ja Ser 195: n tähteiden N- ja H-ryhmistä.

- Oksyanioni "siirtyy uudelleen" itsestään ja muodostaa entsyymivälituotteen, johon on lisätty asyyliryhmä (asyloitu entsyymi).

- Reaktio jatkuu vesimolekyylin pääsyn myötä aktiiviseen kohtaan, molekyyliin, joka edistää uutta nukleofiilistä hyökkäystä, joka johtaa toisen tetraedrisen välituotteen muodostumiseen, joka myös stabiloidaan vedysidoksilla.

- Reaktio päättyy, kun tämä toinen välituote uudelleen organisoituu ja muodostaa taas entsyymi-substraatti-micaelian-kompleksin, jossa entsyymin aktiivisen kohdan miehittää tuote, joka sisältää karboksyyliryhmän.

Viitteet

1. Appel, W. (1986). Kymotrypsiini: molekyylin ja katalyyttiset ominaisuudet. Kliininen biokemia, 19 (6), 317-322.
2. Bender, ML, Killheffer, JV, & Cohen, S. (1973). Kymotrypsiini. CRC: n kriittiset katsaukset biokemiassa, 1 (2), 149-199.
3. Blow, DM (1971). 6 Kymotrypsiinin rakenne. Julkaisussa Entsyymit (osa 3, sivut 185 - 212). Academic Press.
4. Blow, DM (1976). Kymotrypsiinin rakenne ja mekanismi. Kemikaalitutkimuksen laskelmat, 9 (4), 145-152.
5. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Biokemian Lehninger-periaatteet. Macmillan.
6. Polgár, L. (2013). Seriini- ja treoniinipeptidaasien katalyyttiset mekanismit. Proteolyyttisten entsyymien käsikirja (s. 2524-2534). Elsevier Ltd.
7. Westheimer, FH (1957). Hypoteesi kymotrypsiinin vaikutusmekanismista. Amerikan yhdysvaltojen kansallisen tiedeakatemian julkaisut, 43 (11), 969.