Trypsyna - Trypsin
Trypsyna | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identyfikatory | |||||||||
Symbol | Trypsyna | ||||||||
Pfam | PF00089 | ||||||||
InterPro | IPR001254 | ||||||||
MĄDRY | SM00020 | ||||||||
PROSITE | PDOC00124 | ||||||||
MEROPS | S1 | ||||||||
SCOP2 | 1c2g / zakres / SUPFAM | ||||||||
CDD | cd00190 | ||||||||
|
Trypsyna ( EC 3.4.21.4 ) to proteaza serynowa z nadrodziny klanu PA , występująca w układzie pokarmowym wielu kręgowców , gdzie hydrolizuje białka . Trypsyna powstaje w jelicie cienkim, gdy aktywowana jest jej forma proenzymatyczna , trypsynogen wytwarzany przez trzustkę . Trypsyna przecina łańcuchy peptydowe głównie po stronie karboksylowej aminokwasów lizyny lub argininy . Wykorzystywany jest w wielu procesach biotechnologicznych . Proces ten jest powszechnie określany jako proteoliza trypsyny lub trypsynizacja i mówi się, że białka, które zostały strawione/traktowane trypsyną, zostały poddane trypsynizacji. Trypsyna została odkryta w 1876 roku przez Wilhelma Kühne i została nazwana od starożytnego greckiego słowa oznaczającego pocieranie, ponieważ po raz pierwszy została wyizolowana przez pocieranie trzustki gliceryną .
Trypsyna | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identyfikatory | |||||||||
Nr WE | 3.4.21.4 | ||||||||
Nr CAS | 9002-07-7 | ||||||||
Bazy danych | |||||||||
IntEnz | Widok IntEnz | ||||||||
BRENDA | Wpis BRENDY | ||||||||
ExPASy | Widok NiceZyme | ||||||||
KEGG | Wpis KEGG | ||||||||
MetaCyc | szlak metaboliczny | ||||||||
PRIAM | profil | ||||||||
Struktury WPB | RCSB PDB PDBe Suma PDB | ||||||||
Ontologia genów | AmiGO / QuickGO | ||||||||
|
Funkcjonować
W dwunastnicy , trypsyna katalizuje się hydrolizie z wiązaniami peptydowymi , uszkodzi białek na mniejsze peptydy. Produkty peptydowe są następnie hydrolizowane do aminokwasów za pośrednictwem innych proteaz, dzięki czemu są dostępne do wchłaniania do krwiobiegu. Trawienie trypsyną jest niezbędnym etapem wchłaniania białek, ponieważ białka są na ogół zbyt duże, aby mogły zostać wchłonięte przez wyściółkę jelita cienkiego .
Trypsyna jest wytwarzana jako nieaktywny trypsynogen zymogenu w trzustce. Gdy trzustka jest stymulowana przez cholecystokininę , jest ona następnie wydzielana do pierwszej części jelita cienkiego ( dwunastnicy ) przez przewód trzustkowy . W jelicie cienkim enzym enteropeptydaza aktywuje trypsynogen do trypsyny poprzez rozszczepienie proteolityczne .
Mechanizm
Mechanizm enzymatyczny jest podobny do innych proteaz serynowych. Enzymy te zawierają katalityczną triadę składającą się z histydyny -57, asparaginianu -102 i seryny -195. Ta triada katalityczna była poprzednio nazywana układem przekaźnika ładunku, co oznaczało abstrakcję protonów z seryny do histydyny i od histydyny do asparaginianu, ale dzięki dowodom dostarczonym przez NMR, uzyskana forma alkoholanu seryny będzie miała znacznie silniejsze oddziaływanie na proton niż czy pierścień imidazolowy histydyny, obecne myślenie utrzymuje, że seryna i histydyna mają faktycznie równy udział protonu, tworząc z nimi krótkie wiązania wodorowe o niskiej barierze . Za pomocą tych środków, nukleofilowość z miejsca aktywnego seryny zwiększa się, co ułatwia jego atak na amidowym czasie proteolizy. Reakcja enzymatyczna katalizowana przez trypsynę jest termodynamicznie korzystna, ale wymaga znacznej energii aktywacji (jest „ niekorzystna kinetycznie ”). Ponadto trypsyna zawiera „dziurę oksyanionową” utworzoną przez szkieletowe atomy wodoru amidu Gly-193 i Ser-195, które poprzez wiązania wodorowe stabilizują ładunek ujemny, który gromadzi się na tlenie amidowym po ataku nukleofilowym na płaski węgiel amidu przez tlen seryny powoduje, że węgiel przyjmuje geometrię czworościenną. Taka stabilizacja tego czworościennego związku pośredniego pomaga zmniejszyć barierę energetyczną jego powstawania i towarzyszy obniżeniu energii swobodnej stanu przejściowego. Preferencyjne wiązanie stanu przejściowego jest kluczową cechą chemii enzymów.
Ujemna reszta asparaginianowa (Asp 189) zlokalizowana w kieszeni katalitycznej (S1) trypsyny jest odpowiedzialna za przyciąganie i stabilizację dodatnio naładowanej lizyny i/lub argininy, a zatem jest odpowiedzialna za specyficzność enzymu. Oznacza to, że trypsyna rozszczepia głównie białka po stronie karboksylowej (lub „stronie C-końcowej ”) aminokwasów lizyny i argininy, z wyjątkiem sytuacji, gdy którakolwiek jest związana z proliną C-końcową , chociaż dane spektrometrii masowej na dużą skalę sugerują, że rozszczepienie zachodzi nawet z proliną. Trypsyna jest uważana za endopeptydazę , tj. rozszczepienie zachodzi w łańcuchu polipeptydowym, a nie na końcowych aminokwasach znajdujących się na końcach polipeptydów .
Nieruchomości
Trypsyna ludzka ma optymalną temperaturę roboczą około 37 °C. W przeciwieństwie do tego dorsz atlantycki ma kilka rodzajów trypsyn, dzięki którym ryby poikilotherm mogą przetrwać w różnych temperaturach ciała. Trypsyny z dorsza obejmują trypsynę I o zakresie aktywności od 4 do 65 °C (40 do 150 °F) i maksymalną aktywność w 55 °C (130 °F), a także trypsynę Y o zakresie aktywności od 2 do 30 °C ( 36 do 86 ° F) i maksymalna aktywność w 21 ° C (70 ° F).
Trypsyna jako białko ma różne masy cząsteczkowe w zależności od źródła. Na przykład, masa cząsteczkowa trypsyny ze źródeł bydlęcych i wieprzowych wynosi 23,3 kDa.
Aktywność trypsyny nie wpływa przez enzym inhibitorem tosylu fenyloalanylo chlorometylowy, keton TPCK , który dezaktywuje chymotrypsynę .
Trypsynę należy przechowywać w bardzo niskich temperaturach (od -20 do -80 °C), aby zapobiec autolizie , co może być również utrudnione przez przechowywanie trypsyny w pH 3 lub przez użycie trypsyny zmodyfikowanej przez redukcyjne metylowanie . Gdy pH zostanie ponownie doprowadzone do pH 8, aktywność powraca.
Izozymy
Te ludzkie geny kodują białka o aktywności enzymatycznej trypsyny:
|
|
|
Inne izoformy trypsyny można również znaleźć w innych organizmach.
Znaczenie kliniczne
Aktywacja trypsyny z proteolitycznego rozszczepienia trypsynogenu w trzustce może prowadzić do szeregu zdarzeń, które powodują samotrawienie trzustki, co prowadzi do zapalenia trzustki . Jedną z konsekwencji choroby autosomalnej recesywnej mukowiscydozy jest niedobór transportu trypsyny i innych enzymów trawiennych z trzustki. Prowadzi to do zaburzenia zwanego niedrożnością smółki , która obejmuje niedrożność jelit ( niedrożność jelit ) spowodowaną nadmiernie grubą smółką , która normalnie jest rozkładana przez trypsynę i inne proteazy, a następnie wydalana z kałem.
Aplikacje
Trypsyna jest dostępna w dużych ilościach w trzustce i można ją dość łatwo oczyścić. W związku z tym znalazł szerokie zastosowanie w różnych procesach biotechnologicznych.
W laboratorium hodowli tkankowej trypsyna jest używana do ponownego zawieszania komórek przylegających do ścianki naczynia do hodowli komórek podczas procesu zbierania komórek. Niektóre typy komórek przylegają do boków i dna naczynia podczas hodowli in vitro . Trypsyna jest używana do rozszczepiania białek utrzymujących hodowane komórki na szalce, dzięki czemu można je usunąć z płytek.
Trypsyny można również użyć do oddzielenia wyciętych komórek (na przykład przed utrwaleniem i sortowaniem komórek).
Trypsyna może być używana do rozkładania kazeiny w mleku matki. Jeśli trypsyna zostanie dodana do roztworu mleka w proszku, rozpad kazeiny powoduje, że mleko staje się przezroczyste . Szybkość reakcji można zmierzyć na podstawie czasu potrzebnego, aby mleko stało się przezroczyste.
Trypsyna jest powszechnie stosowana w badaniach biologicznych podczas eksperymentów proteomicznych do trawienia białek na peptydy do analizy spektrometrii masowej, np . trawienia w żelu . Trypsyna jest do tego szczególnie odpowiednia, ponieważ ma bardzo dobrze zdefiniowaną specyficzność, ponieważ hydrolizuje tylko wiązania peptydowe, w których grupa karbonylowa jest częścią reszty argininy lub lizyny.
Trypsynę można również stosować do rozpuszczania skrzepów krwi w postaci mikrobiologicznej i leczenia zapalenia w postaci trzustkowej.
W medycynie weterynaryjnej trypsyna jest składnikiem produktów do opryskiwania ran, takich jak Debrisol, do rozpuszczania martwej tkanki i ropy w ranach koni, bydła, psów i kotów.
W jedzeniu
Handlowe preparaty proteaz zwykle składają się z mieszaniny różnych enzymów proteaz, które często zawierają trypsynę. Preparaty te znajdują szerokie zastosowanie w przetwórstwie spożywczym:
- jako enzym wypiekowy poprawiający urabialność ciasta
- w ekstrakcji przypraw i aromatów z białek roślinnych lub zwierzęcych oraz w produkcji sosów
- do kontrolowania powstawania aromatu w serach i produktach mlecznych
- poprawić teksturę produktów rybnych
- zmiękczać mięso
- podczas zimnej stabilizacji piwa
- w produkcji hipoalergicznej żywności, w której proteazy rozkładają określone alergenne białka na niealergiczne peptydy, na przykład proteazy są wykorzystywane do produkcji hipoalergicznej żywności dla niemowląt z mleka krowiego, zmniejszając w ten sposób ryzyko rozwoju alergii na mleko u niemowląt .
Inhibitor trypsyny
Aby zapobiec działaniu aktywnej trypsyny w trzustce, które może być wysoce niszczące, inhibitory takie jak BPTI i SPINK1 w trzustce oraz α1-antytrypsyna w surowicy są obecne w ramach obrony przed jej niewłaściwą aktywacją. Każda trypsyna przedwcześnie utworzona z nieaktywnego trypsynogenu jest następnie wiązana przez inhibitor. Interakcja białko-białko między trypsyną i jej inhibitorami jest jedną z najściślejszych, a trypsyna jest wiązana przez niektóre z jej inhibitorów trzustkowych prawie nieodwracalnie. W przeciwieństwie do prawie wszystkich znanych zespołów białkowych, niektóre kompleksy trypsyny związane przez jej inhibitory nie dysocjują łatwo po potraktowaniu 8M mocznikiem.
Zobacz też
Bibliografia
Dalsza lektura
- Brosens JJ, Salker MS, Teklenburg G, Nautiyal J, Salter S, Lucas ES i in. (Luty 2014). „Selekcja maciczna ludzkich embrionów podczas implantacji” . Raporty naukowe . 4 : 3894. Kod bib : 2014NatSR...4E3894B . doi : 10.1038/srep03894 . PMC 3915549 . PMID 24503642 . Numer artykułu 3894 . Źródło 15 marca 2019 . Artykuł na temat roli trypsyny w implantacji ludzkich embrionów.CS1 maint: postscript ( link )
Zewnętrzne linki
- Merops internetowej bazy danych dla peptydaz i ich inhibitory trypsyny: 1 S01.151 , trypsyna 2 S01.258 , trypsyna 3 S01.174
- Inhibitory trypsyny i metoda testu trypsyny w Sigma-Aldrich
- Trypsyna w Narodowej Bibliotece Medycznej USA Medical Subject Headings (MeSH)