KIMOTRIPSZIN: JELLEMZŐK, SZERKEZET, FUNKCIÓK, HATÁSMECHANIZMUS - BIOLÓGIA - 2026

A kimotripszin a második leggyakoribb emésztőfehérje, amelyet a hasnyálmirigy a vékonybélbe választ ki. Ez egy enzim, amely a szerinproteázok családjába tartozik, és a peptidkötések hidrolízisére specializálódott, például a tirozin, fenilalanin, triptofán, metionin és a nagy fehérjékben jelen lévő leucin között.

A „kimotripszin” elnevezés a hasnyálmirigy által termelt enzimek egy csoportját egyesíti, amelyek aktívan részt vesznek az állatok fehérjék emésztésében. A szó abból a reninszerű hatásból származik, amelyet ez az enzim gyakorol a gyomortartalomra vagy a „chimre”.

Kimotripszin szerkezet (Forrás: Felhasználó: Mattyjenjen a Wikimedia Commons-n keresztül)

Noha nem ismeretes pontosan, hogy mekkora az elterjedésük az állatvilágban, úgy gondoljuk, hogy ezek az enzimek legalább minden akkordban megtalálhatók, és beszámolók vannak az "primitívebb fitában", például ízeltlábúakban. és a coelenteratesé.

A hasnyálmirigyben szenvedő állatokban ez a szerv a kimotripszin termelődésének fő helye, valamint más proteázok, enzim-gátlók és prekurzorok vagy zimogének.

A kimotripszinek a leginkább vizsgált és legjellemzőbb enzimek, nemcsak bioszintézisükkel, hanem a zimogénből történő aktiválásukkal, enzimatikus tulajdonságaikkal, gátlásukkal, kinetikai és katalitikus tulajdonságaikkal, valamint általános szerkezetükkel összefüggésben is.

Jellemzők és felépítés

A kimotripszinek endopeptidázok, azaz proteázok, amelyek hidrolizálják az aminosavak peptidkötéseit más fehérjék "belső" helyzetében; bár azt is kimutatták, hogy képesek hidrolizálni az észtereket, amidokat és aril-amidokat, bár kevésbé szelektivitással.

Átlagos molekulatömegük kb. 25 kDa (245 aminosav), és kimotripszinogének néven ismert prekurzorokból készülnek.

A szarvasmarhafélék hasnyálmirigyéből kétféle kimotripszinogént tisztítottak: A és B. A sertésmodellben egy harmadik kimotripszinogént, a kimotripszinogént C. Leírták a három zimogén mindegyikét az A, B kimotripszinek előállításáért. és C értékek.

A kimotripszin A három polipeptidláncból áll, amelyek kovalensen kapcsolódnak egymáshoz hidak vagy diszulfidkötések útján a ciszteinmaradékok között. Fontos azonban megemlíteni, hogy sok szerző monomer enzimnek tekinti (egyetlen alegységből áll).

Ezek a láncok egy ellipszoid alakú struktúrát alkotnak, amelyben az elektromágneses töltéssel rendelkező csoportok a felület felé helyezkednek el (a katalitikus funkciókban részt vevő aminosavak kivételével).

A kimotripszinek általában savas pH-nál nagyon aktívak, bár azok, amelyeket rovaroktól és más gerinces állatoktól leírtak és tisztítottak, stabilak 8-11 pH-n és rendkívül instabilok alacsonyabb pH-n.

Kimotripszin funkciók

Amikor az exokrin hasnyálmirigyet akár hormonok, akár elektromos impulzusok stimulálják, ez a szerv kimotripszinogénben gazdag szekréciós granulátumot szabadít fel, amelyet a vékonybélbe jutása után egy másik proteáz vág fel a 15 és 16 maradék között, majd " önfeldolgozott ”egy teljesen aktív fehérje előállítása céljából.

Talán ennek az enzimnek a fő feladata az, hogy az élelmezés során felhasznált fehérjék emésztése vagy lebontása céljából a gyomor-bélrendszerbe kiválasztódó többi proteázzal összhangban működjön.

Az említett proteolízis termékei később szén- és energiaforrásként szolgálnak az aminosavak katabolizmusán keresztül, vagy közvetlenül felhasználhatók új celluláris fehérjék előállítására, amelyek fiziológiai szinten több és sokféle funkciót látnak el.

A cselekvés mechanizmusa

A kimotripszinek csak aktiválásukat követik el, mivel "prekurzor" formákban (zimogének) képződnek, amelyeket kimotripszinogéneknek hívnak.

Kimotripszin reakció mechanizmusa (Forrás: Hbf878 a Wikimedia Commons segítségével)

Kiképzés

A kimotripszin zimogéneket a hasnyálmirigy acináris sejtjei szintetizálják, majd az endoplazmatikus retikulumból a Golgi komplexbe vándorolnak, ahol membrán komplexekbe vagy szekréciós granulákba csomagolják.

Ezek a szemcsék felhalmozódnak az acini végén, és hormonális ingerekre vagy idegi impulzusokra adott válaszként felszabadulnak.

Aktiválás

Az aktiválási körülményektől függően többféle kimotripszin megtalálható, azonban ezek mindegyike magában foglalja a peptidkötés proteolitikus "hasítását" a zimogénben, a timotripszinogénben, ezt a folyamatot a tripszin enzim katalizálja.

Az aktiválási reakció kezdetben a peptidkötés hasításában rejlik a kimotripszinogén 15. és 16. aminosava között, amellyel π-kimotripszin képződik, amely képes „önfeldolgozásra”, és az aktivációt autokatalízissel fejezi be.

Az utóbbi enzim hatása elősegíti a diszulfidkötésekkel kapcsolt következő peptidek képződését. Ezek az A lánc (az N-terminális régióból és az 1–14. Aminosavakból), a B lánc (a 16–146. Aminosavak) és a C lánc (C-terminális régió, a 149. maradékkal kezdve).

A 14-15. És a 147-148. Maradéknak (két dipeptid) megfelelő részek nem tartalmaznak katalitikus funkciókat, és el vannak választva a fő szerkezettől.

Katalitikus aktivitás

A kimotripszin felelős a peptidkötések hidrolizálásáért, elsősorban az aminosavak karboxil-részét megtámadva, amelyek aromás oldalcsoportokkal rendelkeznek, vagyis aminosavak, például tirozin, triptofán és fenilalanin.

Az ilyen típusú enzim aktív helyén (Gly-Asp-Ser-Gly-Glu-Ala-Val) található szerin (Ser 195) talán a legfontosabb maradékanyag működése szempontjából. A reakció mechanizmusa a következő:

- A kimotripszin kezdetben „szubsztrátmentes” formában van, ahol a katalitikus „triád” egy aszpartátmaradék (102) oldalsó karboxilcsoportjából, a hisztidinmaradék (57) imidazolgyűrűjéből és a egy szerin oldalsó hidroxilcsoportja (195).

- A szubsztrát megfelel az enzimmel, és ahhoz kötődik, hogy egy tipikus reverzibilis enzim-szubsztrát komplexet képezzen (a mycaelian modell szerint), ahol a katalitikus "triád" megkönnyíti a nukleofil rohamot a szerinmaradék hidroxilcsoportjának aktiválásával.

- A reakció mechanizmusának lényege egy részleges kötés kialakulása, amely a hidroxilcsoport polarizációját eredményezi, amely elegendő a reakció gyorsításához.

- Nukleofil támadás után a karboxilcsoport tetraéderes oxianion közbenső termékké válik, amelyet két hidrogénkötés stabilizál, amelyeket a Gly 193 és a Ser 195 maradékának N és H csoportjai képeznek.

- Az oxianion spontán "átrendeződik" és egy enzim közbenső terméket alkot, amelyhez acilcsoportot (acilezett enzimet) adtak hozzá.

- A reakció folytatódik egy vízmolekula bejutásával az aktív helyre, egy olyan molekulára, amely elősegíti egy új nukleofil rohamot, amelynek eredményeként létrejön egy második tetraéder köztitermék, amelyet hidrogénkötések is stabilizálnak.

- A reakció akkor fejeződik be, amikor ez a második közbenső termék újra átrendeződik, és újra alkotja az enzim-szubsztrát micaelian komplexet, ahol az enzim aktív helyét a karboxilcsoportot tartalmazó termék foglalja el.

Irodalom

1. Appel, W. (1986). Kimotripszin: molekuláris és katalitikus tulajdonságok. Klinikai biokémia, 19 (6), 317-322.
2. Bender, ML, Killheffer, JV, és Cohen, S. (1973). Kimotripszin. CRC kritikus áttekintés a biokémiában, 1 (2), 149-199.
3. Blow, DM (1971). 6 A kimotripszin felépítése. Az enzimekben (3. kötet, 185-212. Oldal). Academic Press.
4. Blow, DM (1976). A kimotripszin felépítése és mechanizmusa. A kémiai kutatások beszámolója, 9. (4), 145-152.
5. Nelson, DL, Lehninger, AL, és Cox, MM (2008). A biokémia Lehninger alapelvei. Macmillan.
6. Polgár, L. (2013). A szerin és a treonin peptidázok katalitikus mechanizmusai. A Proteolitikus Enzimek Kézikönyvében (2524-2534. Oldal). Elsevier Ltd.
7. Westheimer, FH (1957). A kimotripszin hatásmechanizmusának hipotézise. Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratai, 43 (11), 969.