| Chymotrypsin C | |||||||||
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| Kennungen | |||||||||
| EG-Nr. | 3.4.21.2 | ||||||||
| CAS-Nr. | 9036-09-3 | ||||||||
| Datenbanken | |||||||||
| IntEnz | IntEnz-Ansicht | ||||||||
| BRENDA | BRENDA-Eintrag | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme-Ansicht | ||||||||
| KEGG | KEGG-Eintrag | ||||||||
| MetaCyc | Stoffwechselweg | ||||||||
| PRIAM | Profil | ||||||||
| PDB- Strukturen | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
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Chymotrypsin ( EC 3.4.21.1 , Chymotrypsin A und B, α-Chymar ophth, Avazyme, Chymar, Chymotest, Enzeon, Quimar, Quimotrase, α-Chymar, α-Chymotrypsin A, α-Chymotrypsin) ist ein Verdauungsenzym des Pankreassafts , das im Duodenum wirkt und dort die Proteolyse , den Abbau von Proteinen und Polypeptiden, durchführt. [ 2 ] Chymotrypsin spaltet bevorzugt Peptidamidbindungen, deren Seitenkette am N-Terminus der zu spaltenden Amidbindung (Position P1 ) eine große hydrophobe Aminosäure ( Tyrosin , Tryptophan oder Phenylalanin ) ist. [ 3 ] Diese Aminosäuren besitzen in ihrer Seitenkette einen aromatischen Ring , der in eine hydrophobe Tasche (Position S1 ) des Enzyms passt . Es wird in Gegenwart von Trypsin aktiviert . Die hydrophobe und formale Komplementarität zwischen der P1 - Seitenkette des Peptidsubstrats und der S1 -Bindungstasche des Enzyms erklärt die Substratspezifität dieses Enzyms. [ 4 ] [ 5 ] Chymotrypsin hydrolysiert auch andere Amidbindungen in Peptiden, jedoch langsamer, insbesondere solche, die Leucin an Position P1 enthalten . [ 3 ]
Strukturell gesehen ist es die archetypische Struktur für seine Superfamilie , den PA-Clan der Proteasen.
Aktivierung
Chymotrypsin wird in der Bauchspeicheldrüse synthetisiert . Seine Vorstufe ist Chymotrypsinogen . Trypsin aktiviert Chymotrypsinogen durch Spaltung von Peptidbindungen an den Positionen Arg15–Ile16 und erzeugt so π-Chymotrypsin. Die Aminogruppe (-NH₃⁺ ) des Ile16-Restes interagiert mit der Seitenkette von Asp194 und bildet so die „ Oxyanionen-Bindungsstelle “ und die hydrophobe „S1-Tasche“. Darüber hinaus induziert Chymotrypsin seine eigene Aktivierung durch Spaltung an den Positionen 14–15, 146–147 und 148–149, wodurch α-Chymotrypsin entsteht (das aktiver und stabiler als π-Chymotrypsin ist). [ 6 ] Das resultierende Molekül besteht aus drei Polypeptidketten , die über Disulfidbrücken miteinander verbunden sind .
Wirkungsmechanismus und Kinetik
In vivo ist Chymotrypsin ein proteolytisches Enzym ( Serinprotease ), das im Verdauungssystem vieler Organismen aktiv ist. Es katalysiert die Spaltung von Peptidbindungen durch eine Hydrolysereaktion , die trotz ihrer thermodynamischen Begünstigung ohne Katalysator extrem langsam abläuft. Die Hauptsubstrate von Chymotrypsin sind Peptidbindungen, deren N-terminale Aminosäure Tryptophan, Tyrosin, Phenylalanin oder Leucin ist. Wie viele Proteasen hydrolysiert Chymotrypsin auch Amidbindungen in vitro . Diese Eigenschaft ermöglichte die Verwendung von Substratanaloga wie N-Acetyl-L-phenylalanin-p-nitrophenylamid für Enzymtests.
Chymotrypsin spaltet Peptidbindungen durch Angriff auf die reaktionsträge Carbonylgruppe mit einem starken Nukleophil, dem Serinrest 195 im aktiven Zentrum des Enzyms. Dieser Serinrest bindet kurzzeitig kovalent an das Substrat und bildet so ein Enzym-Substrat-Intermediat. Zusammen mit Histidin 57 und Asparaginsäure 102 bildet er die katalytische Triade des aktiven Zentrums. Diese Erkenntnisse basieren auf Hemmtests und der Untersuchung der Spaltungskinetik des genannten Substrats. Dabei wird die gelbe Farbe des Enzym-Substrat-Intermediats p -Nitrophenolat genutzt , um dessen Konzentration durch Messung der Lichtabsorption bei 410 nm zu bestimmen.
Die Chymotrypsin-katalysierte Hydrolyse eines Proteinsubstrats (rot) erfolgt in zwei Schritten. Zunächst wird die Nukleophilie von Ser-195 durch eine allgemeine Basenkatalyse erhöht, bei der das Proton der Serin-Hydroxylgruppe während des Angriffs von His-57 auf das elektronenarme Carbonylkohlenstoffatom der Hauptkette des Proteinsubstrats auf den Imidazolrest von His-57 übertragen wird (k1-Schritt). Dies geschieht durch das Zusammenwirken der drei Aminosäurereste der katalytischen Triade. Die Ansammlung negativer Ladung im resultierenden tetraedrischen Zwischenprodukt wird im Oxyanionenloch des aktiven Zentrums des Enzyms durch die Ausbildung zweier Wasserstoffbrückenbindungen zu benachbarten Amid-Wasserstoffatomen der Hauptkette stabilisiert.
Die im k1-Schritt gebildete His-57-Imidazolium-Einheit wirkt als allgemeiner Säurekatalysator für die k-1-Reaktion. Der Nachweis einer ähnlichen allgemeinen Säurekatalyse der k2-Reaktion (Tet2) [ 7 ] ist jedoch umstritten; [ 8 ] offenbar liefert Wasser ein Proton an die Amin-Abgangsgruppe.
Der Abbau von Tet1 (über k3) erzeugt ein Acylenzym, das mit His-57 als allgemeiner Base (kH2O) hydrolysiert wird, wobei ein tetraedrisches Zwischenprodukt entsteht, das zerfällt und dabei die Serin-Hydroxylgruppe sowie das Proteinfragment mit dem neu gebildeten Carboxylterminus regeneriert.
Verwendung
Medizinische Anwendungen
Chymotrypsin wurde bei Kataraktoperationen eingesetzt. [ 9 ] Es wurde unter dem Markennamen Zolyse vertrieben. [ 10 ]
Isozyme
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Siehe auch
- Trypsin
- PA-Familie der Proteasen
Referenzen
- ^ PDB : 1CHG ; Freer ST, Kraut J, Robertus JD, Wright HT, Xuong NH (April 1970). „Chymotrypsinogen: 2,5-Ångström-Kristallstruktur, Vergleich mit α-Chymotrypsin und Implikationen für die Zymogenaktivierung“. Biochemistry . 9 (9): 1997–2009 . doi : 10.1021/bi00811a022 . PMID 5442169 .
- ^ Wilcox PE (1970). „[5] Chymotrypsinogene – Chymotrypsine“. Chymotrypsinogene – Chymotrypsine . Methods in Enzymology. Band 19. S. 64–108 . doi : 10.1016/0076-6879(70)19007-0 . ISBN 978-0-12-181881-4Die
- ^ a b Cotten, Steven W. (01.01.2020), „Kapitel 33 – Beurteilung der exokrinen Pankreasfunktion“ , in: Clarke, William; Marzinke, Mark A. (Hrsg.), Contemporary Practice in Clinical Chemistry (Vierte Auflage) , Academic Press, S. 573–585 , ISBN 978-0-12-815499-1abgerufen am 18.03.2023
- ^ Appel W (Dezember 1986). „Chymotrypsin: Molekulare und katalytische Eigenschaften“. Clin. Biochem . 19 (6): 317–22 . doi : 10.1016/S0009-9120(86)80002-9 . PMID 3555886 .
- ^ Berger A, Schechter I (Februar 1970). „Kartierung des aktiven Zentrums von Papain mithilfe von Peptidsubstraten und -inhibitoren“ . Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci . 257 (813): 249–64 . Bibcode : 1970RSPTB.257..249B . doi : 10.1098/ rstb.1970.0024 . PMID 4399049. S2CID 6877875 .
- ^ Phillips, Jo (2019). Grundlagen der Enzymologie . EDTECH. P. 117. ISBN 9781839471605Die
- ^ Fersht, AR; Requena, Y. (1971). „Mechanismus der Chymotrypsin-katalysierten Hydrolyse von Amiden. pH-Abhängigkeit von kc und Km“. J. Am. Chem. Soc . 93 (25): 7079–87 . doi : 10.1021/ja00754a066 . PMID 5133099 .
- ^ Zeeberg, B.; Caswell, M.; Caplow, M. (1973). „Über eine berichtete Änderung des geschwindigkeitsbestimmenden Schritts in der Chymotrypsin-Katalyse“. J. Am. Chem. Soc . 95 (8): 2734–5 . Bibcode : 1973JAChS..95.2734Z . doi : 10.1021/ja00789a081 . PMID 4694533 .
- ^ REED H (April 1960). „Chymotrypsin in der Kataraktchirurgie“ . Canadian Medical Association Journal . 82 (15): 767–70 . PMC 1938008. PMID 14436866 .
- ^ „Endgültige Liste der zurückgezogenen Anträge für Biologika, die am 23.03.2020 aus dem Orange Book entfernt wurden | FDA“ . www.fda.gov . Archiviert vom Original am 5. April 2024. Abgerufen am 5. April 2024 .
Weiterführende Literatur
External links
- The MEROPS online database for peptidases and their inhibitors: S01.001Archived 2019-09-15 at the Wayback Machine
- Chymotrypsin at the U.S. National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
