Трипсин - Trypsin
Трипсин | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||||
Условное обозначение | Трипсин | ||||||||
Pfam | PF00089 | ||||||||
ИнтерПро | IPR001254 | ||||||||
УМНЫЙ | SM00020 | ||||||||
ПРОФИЛЬ | PDOC00124 | ||||||||
МЕРОПЫ | S1 | ||||||||
SCOP2 | 1c2g / СФЕРА / СУПФАМ | ||||||||
CDD | cd00190 | ||||||||
|
Трипсин ( EC 3.4.21.4 ) представляет собой сериновую протеазу из суперсемейства клана PA , обнаруженную в пищеварительной системе многих позвоночных , где она гидролизует белки . Трипсин образуется в тонком кишечнике при активации его проферментной формы - трипсиногена, вырабатываемого поджелудочной железой . Трипсин разрезает пептидные цепи в основном на карбоксильной стороне аминокислот лизина или аргинина . Он используется во многих биотехнологических процессах. Этот процесс обычно называют протеолизом трипсина или трипсинизацией , а белки, которые были переварены / обработаны трипсином, считаются трипсинизированными. Трипсин был открыт в 1876 году Вильгельмом Кюне и получил свое название от древнегреческого слова, обозначающего натирание, так как он был впервые выделен при натирании поджелудочной железы глицерином .
Трипсин | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||||
ЕС нет. | 3.4.21.4 | ||||||||
№ CAS | 9002-07-7 | ||||||||
Базы данных | |||||||||
IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
BRENDA | BRENDA запись | ||||||||
ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
ПРИАМ | профиль | ||||||||
Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
Генная онтология | Amigo / QuickGO | ||||||||
|
Функция
В двенадцатиперстной кишке , трипсин катализирует к гидролизу из пептидных связей , разрушение белков на более мелкие пептиды. Затем пептидные продукты далее гидролизуются до аминокислот с помощью других протеаз, делая их доступными для всасывания в кровоток. Триптическое переваривание является необходимым этапом всасывания белка, поскольку белки, как правило, слишком велики для всасывания через слизистую оболочку тонкой кишки .
Трипсин вырабатывается в поджелудочной железе в виде неактивного зимогенного трипсиногена. Когда холецистокинин стимулирует поджелудочную железу , он секретируется в первую часть тонкой кишки ( двенадцатиперстную кишку ) через проток поджелудочной железы . Попадая в тонкий кишечник, энтеропептидаза активирует трипсиноген в трипсин путем протеолитического расщепления .
Механизм
Ферментативный механизм аналогичен механизму других сериновых протеаз. Эти ферменты содержат каталитическую триаду, состоящую из гистидина- 57, аспартата- 102 и серина- 195. Эта каталитическая триада ранее называлась системой реле заряда, подразумевая отрыв протонов от серина к гистидину и от гистидина к аспартату, но благодаря данным ЯМР полученная в результате алкоксидная форма серина будет иметь гораздо более сильное притяжение к протону, чем есть ли имидазольное кольцо гистидина, согласно современным представлениям, вместо этого серин и гистидин имеют фактически равную долю протона, образуя с ними короткие водородные связи с низким барьером . Таким образом, нуклеофильность серина в активном центре увеличивается, что облегчает его атаку на амидный углерод во время протеолиза. Ферментативная реакция, которую катализирует трипсин, термодинамически благоприятна, но требует значительной энергии активации (она « кинетически невыгодна»). Кроме того, трипсин содержит «оксианионную дырку», образованную атомами водорода амида основной цепи Gly-193 и Ser-195, которые посредством водородных связей стабилизируют отрицательный заряд, который накапливается на амидном кислороде после нуклеофильной атаки на плоский амидный углерод атомами углерода. Сериновый кислород заставляет этот углерод принимать тетраэдрическую геометрию. Такая стабилизация этого тетраэдрического интермедиата помогает снизить энергетический барьер его образования и сопровождается уменьшением свободной энергии переходного состояния. Предпочтительное связывание переходного состояния - ключевая особенность химии ферментов.
Отрицательный остаток аспартата (Asp 189), расположенный в каталитическом кармане (S1) трипсина, отвечает за привлечение и стабилизацию положительно заряженного лизина и / или аргинина и, таким образом, отвечает за специфичность фермента. Это означает, что трипсин преимущественно расщепляет белки на карбоксильной стороне (или « C-концевой стороне») аминокислот лизина и аргинина, за исключением случаев, когда любой из них связан с C-концевым пролином , хотя данные крупномасштабной масс-спектрометрии предполагают, что расщепление происходит даже с пролином. Трипсин считается эндопептидазой , т.е. расщепление происходит внутри полипептидной цепи, а не на концевых аминокислотах, расположенных на концах полипептидов .
Характеристики
Оптимальная рабочая температура трипсина человека составляет около 37 ° C. Напротив, у атлантической трески есть несколько типов трипсинов, которые помогают пойкилотермным рыбам выжить при различных температурах тела. Трипсины трески включают трипсин I с диапазоном активности от 4 до 65 ° C (от 40 до 150 ° F) и максимальной активностью при 55 ° C (130 ° F), а также трипсин Y с диапазоном активности от 2 до 30 ° C ( От 36 до 86 ° F) и максимальной активности при 21 ° C (70 ° F).
Как белок, трипсин имеет различную молекулярную массу в зависимости от источника. Например, сообщается о молекулярной массе 23,3 кДа для трипсина из коровьего и свиного происхождения.
Активность трипсина не зависит от фермента ингибитор тозил фенилаланило хлорметилкетон, ТРСК , который деактивирует химотрипсин .
Трипсин следует хранить при очень низких температурах (от -20 до -80 ° C), чтобы предотвратить автолиз , которому также может препятствовать хранение трипсина при pH 3 или использование трипсина, модифицированного восстановительным метилированием . Когда pH снова устанавливается на pH 8, активность возвращается.
Изоферменты
Эти человеческие гены кодируют белки с ферментативной активностью трипсина:
|
|
|
Другие изоформы трипсина также могут быть обнаружены в других организмах.
Клиническое значение
Активация трипсина в результате протеолитического расщепления трипсиногена в поджелудочной железе может привести к ряду событий, которые вызывают самопереваривание поджелудочной железы, что приводит к панкреатиту . Одним из последствий аутосомно-рецессивного муковисцидоза является дефицит транспорта трипсина и других пищеварительных ферментов из поджелудочной железы. Это приводит к расстройству, называемому мекониевым илеусом , которое включает кишечную непроходимость ( непроходимость кишечника ) из-за чрезмерно густого мекония , который обычно расщепляется трипсином и другими протеазами, а затем выводится с калом.
Приложения
Трипсин содержится в большом количестве в поджелудочной железе и довольно легко очищается. Следовательно, он широко используется в различных биотехнологических процессах.
В лаборатории тканевых культур трипсин используется для ресуспендирования клеток, прикрепленных к стенке чашки для культивирования клеток в процессе сбора клеток. Некоторые типы клеток прилипают к стенкам и дну чашки при культивировании in vitro . Трипсин используется для расщепления белков, удерживающих культивируемые клетки на чашке, чтобы клетки можно было удалить с чашек.
Трипсин также можно использовать для диссоциации рассеченных клеток (например, перед фиксацией и сортировкой клеток).
Трипсин можно использовать для расщепления казеина в грудном молоке. Если трипсин добавить к раствору сухого молока, расщепление казеина приведет к тому, что молоко станет полупрозрачным . Скорость реакции можно измерить, используя количество времени, необходимое для того, чтобы молоко стало полупрозрачным.
Трипсин обычно используется в биологических исследованиях во время протеомных экспериментов для расщепления белков до пептидов для масс-спектрометрического анализа, например, для расщепления в геле . Трипсин особенно подходит для этого, поскольку он имеет очень четко определенную специфичность, поскольку он гидролизует только пептидные связи, в которых карбонильная группа представлена остатком аргинина или лизина.
Трипсин также можно использовать для растворения тромбов в его микробной форме и лечения воспаления в его форме поджелудочной железы.
В ветеринарии трипсин является ингредиентом спреев для ран, таких как Debrisol, для растворения мертвых тканей и гноя в ранах лошадей, крупного рогатого скота, собак и кошек.
В еде
Коммерческие препараты протеаз обычно состоят из смеси различных ферментов протеаз, которые часто включают трипсин. Эти препараты широко используются в пищевой промышленности:
- как пекарский фермент для улучшения развариваемости теста
- при экстракции приправ и ароматизаторов из растительных или животных белков и при производстве соусов
- для контроля образования аромата в сыре и молочных продуктах
- для улучшения текстуры рыбных продуктов
- размягчить мясо
- при холодной стабилизации пива
- при производстве гипоаллергенных продуктов питания, где протеазы расщепляют определенные аллергенные белки на неаллергенные пептиды, например, протеазы используются для производства гипоаллергенного детского питания из коровьего молока, тем самым снижая риск развития у младенцев аллергии на молоко .
Ингибитор трипсина
Чтобы предотвратить действие активного трипсина в поджелудочной железе, которое может быть сильно повреждающим, ингибиторы, такие как BPTI и SPINK1 в поджелудочной железе и α1-антитрипсин в сыворотке, присутствуют как часть защиты от его несоответствующей активации. Любой трипсин, преждевременно образованный из неактивного трипсиногена, затем связывается ингибитором. Белково-белковое взаимодействие между трипсином и его ингибиторами является одним из самых тесных, и трипсин связывается некоторыми из его ингибиторов поджелудочной железы почти необратимо. В отличие от почти всех известных белковых ансамблей, некоторые комплексы трипсина, связанного его ингибиторами, не диссоциируют легко после обработки 8М мочевиной.
Смотрите также
использованная литература
дальнейшее чтение
- Brosens JJ, Salker MS, Teklenburg G, Nautiyal J, Salter S, Lucas ES и др. (Февраль 2014 года). «Маточный отбор эмбрионов человека при имплантации» . Научные отчеты . 4 : 3894. Bibcode : 2014NatSR ... 4E3894B . DOI : 10.1038 / srep03894 . PMC 3915549 . PMID 24503642 . Артикульный номер 3894 . Проверено 15 марта 2019 . Статья о роли трипсина в имплантации человеческих эмбрионов.CS1 maint: postscript ( ссылка )
внешние ссылки
- Merops онлайновой базы данных для пептидазы и их ингибиторов трипсина: 1 S01.151 , трипсин 2 S01.258 , трипсин 3 S01.174
- Ингибиторы трипсина и метод анализа трипсина в Sigma-Aldrich
- Трипсин в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)