CHYMOTRYPSIN: ÖZELLIKLERI, YAPISI, FONKSIYONLARI, ETKI MEKANIZMASI - BIYOLOJI - 2025

Kimotripsin ince bağırsağa pankreas tarafından salgılanan ikinci en bol sindirim proteindir. Serin proteazlar ailesine ait bir enzimdir ve büyük proteinlerde bulunan tirozin, fenilalanin, triptofan, metiyonin ve lösin gibi amino asitler arasındaki peptit bağlarının hidrolizinde uzmanlaşmıştır.

“Kimotripsin” adı aslında pankreas tarafından üretilen ve hayvanlarda proteinlerin bağırsak sindirimine aktif olarak katılan bir grup enzimi bir araya getirir. Kelime, bu enzimin mide içeriği veya "kekik" üzerindeki renin benzeri etkisinden türemiştir.

Chymotrypsin yapısı (Kaynak: Kullanıcı: Mattyjenjen, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Hayvanlar aleminde dağılımlarının ne kadar geniş olduğu tam olarak bilinmemekle birlikte, bu enzimlerin en azından tüm akorlarda mevcut olduğu ve eklembacaklılar gibi "daha ilkel filumlarda" var olduklarına dair raporlar olduğu düşünülmektedir. ve koelenteratlarınki.

Pankreası olan hayvanlarda bu organ, kimotripsin üretiminin yanı sıra diğer proteazlar, enzim inhibitörleri ve prekürsörler veya zimojenlerin ana bölgesidir.

Kimotripsinler, sadece biyosentezleri ile değil, aynı zamanda zimojenden aktivasyonları, enzimatik özellikleri, inhibisyonları, kinetik ve katalitik özellikleri ve genel yapıları açısından da en çok incelenen ve en iyi karakterize edilen enzimlerdir.

Özellikleri ve yapısı

Kimotripsinler endopeptidazlardır, yani diğer proteinlerin "iç" pozisyonlarında amino asitlerin peptit bağlarını hidrolize eden proteazlardır; daha az seçicilikle de olsa esterleri, amidleri ve arilamidleri hidrolize edebildikleri de gösterilmiştir.

Ortalama moleküler ağırlıkları yaklaşık 25 kDa'dır (245 amino asit) ve kimotripsinojenler olarak bilinen öncülerden üretilirler.

Büyükbaş hayvanların pankreasından A ve B olmak üzere iki tür kimotripsinojen saflaştırılmıştır. Domuz modelinde, kimotripsinojen C'de üçüncü bir kimotripsinojen tanımlanmıştır.Bu üç zimojenin her biri, kimotripsin A, B'nin üretiminden sorumludur. ve sırasıyla C.

Kimotripsin A, sistein kalıntıları arasındaki köprüler veya disülfür bağları aracılığıyla birbirine kovalent olarak bağlanan üç polipeptit zincirinden oluşur. Bununla birlikte, birçok yazarın onu monomerik bir enzim (tek bir alt birimden oluşan) olarak gördüğünü belirtmek önemlidir.

Bu zincirler, elektromanyetik yükleri olan grupların yüzeye doğru konumlandığı (katalitik fonksiyonlara katılan amino asitler hariç) elipsoid şekle sahip bir yapı oluşturur.

Kimotripsinler genellikle asidik pH'larda oldukça aktiftir, ancak böceklerden ve diğer omurgalı olmayan hayvanlardan tarif edilen ve saflaştırılanlar pH 8-11'de stabildir ve düşük pH'larda oldukça kararsızdır.

Kimotripsin fonksiyonları

Ekzokrin pankreas, hormonlar veya elektriksel uyarılarla uyarıldığında, bu organ, ince bağırsağa ulaştığında 15 ve 16 kalıntıları arasında başka bir proteaz tarafından kesilen kimotripsinojen bakımından zengin salgı granülleri salgılar ve daha sonra " tamamen aktif bir protein elde etmek için kendi kendine işlenir.

Belki de bu enzimin temel işlevi, gıda ile tüketilen proteinlerin sindirimi veya bozunması için gastrointestinal sisteme salgılanan diğer proteazlarla birlikte hareket etmektir.

Bahsedilen proteoliz ürünleri daha sonra amino asitlerin katabolizması yoluyla bir karbon ve enerji kaynağı olarak hizmet eder veya fizyolojik seviyede çok sayıda ve çeşitli fonksiyonlar uygulayacak yeni hücresel proteinlerin oluşumu için doğrudan "geri dönüştürülebilir".

Hareket mekanizması

Kimotripsinler, kimotripsinojenler adı verilen "öncü" formlar (zimojenler) olarak üretildikleri için, eylemlerini ancak aktive edildikten sonra uygularlar.

Chymotrypsin reaksiyon mekanizması (Kaynak: Wikimedia Commons aracılığıyla Hbf878)

Eğitim

Kimotripsin zimojenleri, pankreasın asiner hücreleri tarafından sentezlenir, daha sonra endoplazmik retikulumdan membranöz kompleksler veya salgı granülleri içinde paketlendikleri Golgi kompleksine göç ederler.

Bu granüller asinin uçlarında birikir ve hormonal uyaranlara veya sinir uyarılarına yanıt olarak salınır.

Aktivasyon

Aktivasyon koşullarına bağlı olarak, çeşitli kimotripsin türleri bulunabilir, ancak bunların tümü, enzim tripsin tarafından katalize edilen bir işlem olan zimojen, kimotripsinojendeki bir peptid bağının proteolitik "bölünmesini" içerir.

Aktivasyon reaksiyonu başlangıçta, kimotripsinojenin 15 ve 16 amino asitleri arasındaki peptit bağının bölünmesinden oluşur; bununla π-kimotripsin oluşur, "kendi kendini işleyebilir" ve aktivasyonu otokatalizle tamamlayabilir.

İkinci enzimin etkisi, disülfür bağlarıyla bağlanan müteakip peptitlerin oluşumunu teşvik eder ve bunlar, zincir A (N-terminal bölgesinden ve 1-14 kalıntılarından), B zinciri (kalıntı 16 ila 146) ve C zinciri (C-terminal bölgesi, 149 kalıntısı ile başlayan).

14-15 ve 147-148 kalıntılarına (iki dipeptid) karşılık gelen kısımlar katalitik işlevlere sahip değildir ve ana yapıdan ayrılır.

Katalitik aktivite

Kimotripsin, peptit bağlarının hidrolize edilmesinden, ağırlıklı olarak aromatik yan gruplara sahip amino asitlerin, yani tirozin, triptofan ve fenilalanin gibi amino asitlerin karboksilik kısmına saldırmaktan sorumludur.

Bu tür bir enzimin aktif bölgesi (Gly-Asp-Ser-Gly-Glu-Ala-Val) içindeki bir serin (Ser 195), belki de işleyişi için en önemli kalıntıdır. Reaksiyon mekanizması aşağıdaki gibidir:

- Kimotripsin başlangıçta "substratsız" bir formdadır, burada katalitik "triad" bir aspartat kalıntısının yan karboksil grubundan (102), bir histidin kalıntısının imidazol halkasından (57) ve bir serinin yan hidroksil grubu (195).

- Substrat enzimi karşılar ve tipik bir tersinir enzim-substrat kompleksi oluşturmak için ona bağlanır (mycaelian modeline göre), burada katalitik "triad" serin kalıntının hidroksil grubunu aktive ederek nükleofilik saldırıyı kolaylaştırır.

- Reaksiyon mekanizmasının kilit noktası, hidroksil grubunun polarizasyonu ile sonuçlanan ve reaksiyonu hızlandırmak için yeterli olan kısmi bir bağ oluşumudur.

- Nükleofilik saldırıdan sonra, karboksil grubu, Gly 193 ve Ser 195 kalıntısının N ve H gruplarının oluşturduğu iki hidrojen bağıyla stabilize edilen bir tetrahedral oksianyon ara ürünü haline gelir.

- Oksiyanyon kendiliğinden "yeniden düzenlenir" ve bir asil grubunun (açillenmiş enzim) eklendiği bir ara enzim oluşturur.

- Reaksiyon, bir su molekülünün aktif bölgeye girişi ile devam eder, yeni bir nükleofilik saldırıyı teşvik eden bir molekül, yine hidrojen bağları tarafından stabilize edilen ikinci bir tetrahedral ara ürünün oluşumuyla sonuçlanır.

- Reaksiyon, bu ikinci ara ürün yeniden düzenlendiğinde ve enzim-substrat mikael kompleksini tekrar oluşturduğunda sona erer, burada enzimin aktif bölgesi karboksil grubunu içeren ürün tarafından işgal edilir.

Referanslar

1. Appel, W. (1986). Kimotripsin: moleküler ve katalitik özellikler. Klinik biyokimya, 19 (6), 317-322.
2. Bender, ML, Killheffer, JV ve Cohen, S. (1973). Chymotrypsin. Biyokimyada CRC kritik incelemeleri, 1 (2), 149-199.
3. Darbe, DM (1971). 6 Kimotripsin Yapısı. Enzimler (Cilt 3, s. 185-212). Akademik Basın.
4. Darbe, DM (1976). Kimotripsin yapısı ve mekanizması. Kimyasal araştırma hesapları, 9 (4), 145-152.
5. Nelson, DL, Lehninger, AL ve Cox, MM (2008). Lehninger biyokimyanın ilkeleri. Macmillan.
6. Polgár, L. (2013). Serin ve treonin peptidazların katalitik mekanizmaları. Handbook of Proteolytic Enzymes içinde (s. 2524-2534). Elsevier Ltd.
7. Westheimer, FH (1957). Kimotripsin etki mekanizması için hipotez. Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri, 43 (11), 969.