Chymotrypsin: karakteristik, struktur, fungsi, mekanisme aksi

Chymotrypsin: karakteristik, struktur, fungsi, mekanisme aksi

kimotripsin adalah kedua yang paling protein pencernaan berlimpah disekresi oleh pankreas ke usus kecil. Ini adalah enzim milik keluarga protease serin dan mengkhususkan diri dalam hidrolisis ikatan peptida antara asam amino seperti tirosin, fenilalanin, triptofan, metionin dan leusin hadir dalam protein besar.

Nama “chymotrypsin” sebenarnya menyatukan sekelompok enzim yang diproduksi oleh pankreas dan secara aktif berpartisipasi dalam pencernaan protein di usus hewan. Kata ini berasal dari aksi seperti renin yang dimiliki enzim ini pada isi lambung atau “chyme”.

Struktur chymotrypsin (Sumber: Pengguna: Mattyjenjen [Atribusi] melalui Wikimedia Commons)

Meskipun tidak diketahui secara pasti seberapa luas distribusi mereka di dunia hewan, dianggap bahwa enzim ini hadir setidaknya di semua chordata dan ada laporan kehadiran mereka di “filum yang lebih primitif” seperti artropoda. coelenterata.

Pada hewan yang memiliki pankreas, organ ini merupakan tempat utama produksi kimotripsin, serta protease lain, penghambat enzim dan prekursor atau zimogen.

Kimotripsin adalah enzim yang paling banyak dipelajari dan paling baik dicirikan, tidak hanya dalam kaitannya dengan biosintesisnya, tetapi juga dengan aktivasinya dari zimogen, sifat enzimatiknya, penghambatannya, karakteristik kinetik dan katalitiknya, dan struktur umumnya.

Indeks artikel

Karakteristik dan struktur

Kimotripsin adalah endopeptidase, yaitu protease yang menghidrolisis ikatan peptida asam amino pada posisi “internal” protein lain; meskipun juga telah ditunjukkan bahwa mereka dapat menghidrolisis ester, amida dan arilamida, meskipun dengan selektivitas yang lebih rendah.

Mereka memiliki berat molekul rata – rata sekitar 25 kDa (245 asam amino) dan diproduksi dari prekursor yang dikenal sebagai chymotrypsinogens.

Dua jenis kimotripsinogen, A dan B, telah dimurnikan dari pankreas hewan sapi.Kimotripsinogen ketiga dijelaskan dalam caral babi, kimotripsinogen C. Masing-masing dari ketiga zimogen ini bertanggung jawab untuk produksi kimotripsin A, B. dan C , masing-masing.

Chymotrypsin A terdiri dari tiga rantai polipeptida yang secara kovalen dihubungkan satu sama lain melalui jembatan atau ikatan disulfida antara residu sistein. Namun, penting untuk disebutkan bahwa banyak penulis menganggapnya sebagai enzim monomer (terdiri dari subunit tunggal).

Rantai ini menyusun struktur yang berbentuk ellipsoid, di mana gugus yang memiliki muatan elektromagnetik terletak di permukaan (dengan pengecualian asam amino yang berpartisipasi dalam fungsi katalitik).

Chymotrypsins umumnya sangat aktif pada pH asam, meskipun yang telah dijelaskan dan dimurnikan dari serangga dan hewan non- vertebrata lainnya stabil pada pH 8-11 dan sangat tidak stabil pada pH yang lebih rendah.

Fungsi kimotripsin

Ketika eksokrin pankreas dirangsang, baik oleh hormon atau impuls listrik, organ ini melepaskan butiran sekretori yang kaya akan chymotrypsinogen, yang, setelah mencapai usus kecil, dipotong oleh protease lain antara residu 15 dan 16 dan kemudian diproses sendiri. ”untuk menghasilkan protein yang sepenuhnya aktif.

Mungkin fungsi utama enzim ini adalah bekerja bersama dengan protease lain yang diekskresikan ke dalam sistem pencernaan untuk pencernaan atau degradasi protein yang dikonsumsi bersama makanan.

Produk proteolisis tersebut selanjutnya berfungsi sebagai sumber karbon dan energi melalui katabolisme asam amino atau dapat “didaur ulang” secara langsung untuk pembentukan protein seluler baru yang akan menjalankan fungsi ganda dan beragam pada tingkat fisiologis.

Mekanisme aksi

Kimotripsin bekerja hanya setelah diaktifkan, karena ini diproduksi sebagai bentuk “pendahulu” (zimogen) yang disebut kimotripsinogen.

Mekanisme reaksi kimotripsin (Sumber: Hbf878 [CC0] melalui Wikimedia Commons)

Pelatihan

Zimogen kimotripsin disintesis oleh sel asinar pankreas, setelah itu mereka bermigrasi dari retikulum endoplasma ke kompleks Golgi, di mana mereka dikemas dalam kompleks membran atau butiran sekretori.

Granula ini menumpuk di ujung asinus dan dilepaskan sebagai respons terhadap rangsangan hormonal atau impuls saraf.

Pengaktifan

Tergantung pada kondisi aktivasi, beberapa jenis kimotripsin dapat ditemukan, namun semuanya melibatkan “pembelahan” proteolitik dari ikatan peptida dalam zimogen, kimotripsinogen, suatu proses yang dikatalisis oleh enzim tripsin.

Reaksi aktivasi awalnya terdiri dari pemotongan ikatan peptida antara asam amino 15 dan 16 dari kimotripsinogen, sehingga membentuk -kimotripsin, yang mampu “memproses sendiri” dan menyelesaikan aktivasi dengan autokatalisis.

Kerja enzim yang terakhir mendorong pembentukan peptida berikutnya yang dihubungkan oleh ikatan disulfida dan ini dikenal sebagai rantai A (dari daerah N-terminal dan residu 1-14), rantai B (residu 16 hingga 146) dan rantai C ( Wilayah terminal-C, dimulai dengan residu 149).

Bagian yang sesuai dengan residu 14-15 dan 147-148 (dua dipeptida) tidak memiliki fungsi katalitik dan terlepas dari struktur utama.

Aktivitas katalitik

Kimotripsin bertanggung jawab untuk menghidrolisis ikatan peptida, terutama menyerang bagian karboksilat asam amino yang memiliki gugus samping aromatik, yaitu asam amino seperti tirosin, triptofan, dan fenilalanin.

Sebuah serin (Ser 195) dalam situs aktif (Gly-Asp-Ser-Gly-Glu-Ala-Val) dari jenis enzim ini mungkin merupakan residu yang paling penting untuk fungsinya. Mekanisme reaksinya sebagai berikut:

– Kimotripsin awalnya dalam bentuk “bebas substrat”, di mana “triad” katalitik terdiri dari gugus karboksil samping dari residu aspartat (102), cincin imidazol dari residu histidin (57) dan gugus hidroksil samping dari a serin (195).

– Substrat bertemu dengan enzim dan mengikatnya untuk membentuk kompleks enzim-substrat yang khas (menurut caral mycaelian), di mana “triad” katalitik memfasilitasi serangan nukleofilik dengan mengaktifkan gugus hidroksil dari residu serin.

– Poin kunci dari mekanisme reaksi terdiri dari pembentukan ikatan parsial, yang menghasilkan polarisasi gugus hidroksil, yang cukup untuk mempercepat reaksi.

– Setelah serangan nukleofilik, gugus karboksil menjadi intermediet oksianion tetrahedral, yang distabilkan oleh dua ikatan hidrogen yang dibentuk oleh gugus N dan H dari residu Gly 193 dan Ser 195.

– Oksianion secara spontan “mengatur ulang” dan membentuk enzim antara yang telah ditambahkan gugus asil (enzim terasilasi).

– Reaksi berlanjut dengan masuknya molekul air ke situs aktif, sebuah molekul yang mendorong serangan nukleofilik baru yang menghasilkan pembentukan intermediet tetrahedral kedua yang juga distabilkan oleh ikatan hidrogen.

– Reaksi berakhir ketika zat antara kedua ini menyusun dirinya kembali dan membentuk kompleks miselium substrat-enzim lagi, di mana situs aktif enzim ditempati oleh produk yang mengandung gugus karboksil.

Referensi

  1. Appel, W. (1986). Chymotrypsin: sifat molekuler dan katalitik. Biokimia klinis, 19 (6), 317-322.
  2. Bender, ML, Killheffer, JV, & Cohen, S. (1973). kimotripsin. Ulasan kritis CRC dalam biokimia, 1 (2), 149-199.
  3. Pukulan, DM (1971). 6 Struktur Kimotripsin. Dalam Enzim (Vol. 3, hlm. 185-212). Pers Akademik.
  4. Pukulan, DM (1976). Struktur dan mekanisme kimotripsin. Catatan penelitian kimia, 9 (4), 145-152.
  5. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
  6. Polgar, L. (2013). Mekanisme katalitik peptidase serin dan treonin. Dalam Buku Pegangan Enzim Proteolitik (hlm. 2524-2534). Elsevier Ltd.
  7. Westheimer, FH (1957). Hipotesis untuk mekanisme kerja chymotrypsin. Prosiding National Academy of Sciences Amerika Serikat, 43 (11), 969.