Кіріспе
Химотрипсин (, химотрипсиндер А және В, альфа химар офта, авазим, химар, химотест, ензеон, кимар, химотраза, альфа химар, альфа химотрипсин А, альфа химотрипсин) – он екі елі ішекте әрекет ететін, қуыс без шырынының ас қорыту ферментінің құрамдас бөлігі, онда ол протеолизді, яғни ақуыздар мен полипептидтердің ыдырауын катализдейді. Химотрипсин пептидтік амидтік байланыстарды басып шығарады, мұнда аминқышқылының N-терминалынан сцизильді амидтік байланысқа (P1 позициясы) дейінгі тізбегі ірі гидрофобты аминқышқылы (тирозин, триптофан және фенилаланин) болып келеді. Бұл аминқышқылдарының жанама тізбегінде ферменттің гидрофобтық қалтасына (S1 позициясы) сыятын ароматты сақина бар. Ол трипсиннің қатысуымен белсендіріледі. Пептидтік субстраттың P1 тізбегі мен ферменттің S1 байланыс қуысы арасындағы гидрофобтық және пішінге қатысты толық үйлесімділік осы ферменттің субстратқа қатысты таңдаулылығын анықтайды. Химотрипсин пептидтердегі басқа амидтік байланыстарды да гидролиздейді, бірақ бұл процестер баяу өтеді, әсіресе P1 позициясында лейцин болған жағдайда. Құрылымдық тұрғыдан алғанда, ол өз суперотбасының – PA кланы протеаздардың архетиптік құрылымы болып табылады.
Chymotrypsin (, chymotrypsins A and B, alpha chymar ophth, avazyme, chymar, chymotest, enzeon, quimar, quimotrase, alpha chymar, alpha chymotrypsin A, alpha chymotrypsin) is a digestive enzyme component of pancreatic juice acting in the duodenum, where it performs proteolysis, the breakdown of proteins and polypeptides. Chymotrypsin preferentially cleaves peptide amide bonds where the side chain of the amino acid N terminal to the scissile amide bond (the P1 position) is a large hydrophobic amino acid (tyrosine, tryptophan, and phenylalanine). These amino acids contain an aromatic ring in their side chain that fits into a hydrophobic pocket (the S1 position) of the enzyme. It is activated in the presence of trypsin. The hydrophobic and shape complementarity between the peptide substrate P1 side chain and the enzyme S1 binding cavity accounts for the substrate specificity of this enzyme. Chymotrypsin also hydrolyzes other amide bonds in peptides at slower rates, particularly those containing leucine at the P1 position. Structurally, it is the archetypal structure for its superfamily, the PA clan of proteases.
Белсенділендіру
Химотрипсин қарын безінде синтезделеді. Оның прекурсоры – химотрипсиноген. Трипсин Arg15 – Ile16 позицияларындағы пептидтік байланыстарды кесіп, химотрипсиногенді белсендіріп, π химотрипсинін түзетіп шығарады. Кезекпен, Ile16 қалдығының амин тобы (NH3+) Asp194 тізбегімен өзара әрекеттесіп, "оксианиондық тесікті" және гидрофобтық "S1 қалтасын" құрайды. Бұдан бөлек, химотрипсин 14–15, 146–147 және 148–149 позицияларында кесілу арқылы өзінің белсенділігін күшейтеді, нәтижесінде α химотрипсин (π химотрипсінге қарағанда белсендірек және тұрақтырақ) пайда болады. Соңында пайда болатын молекула – дисульфидтік байланыстармен байланысқан үш полипептидтік молекуладан тұрады.
Әсер ету механизмі және кинетикасы
In vivo, химотрипсин – көптеген организмдердің ас қорыту жүйесінде әрекет ететін протеолитикалық фермент (серин протеазасы). Ол пептидтік байланыстардың гидролиз реакциясы арқылы үзілуін жеңілдетеді, бұл термодинамикалық тұрғыдан қолайлы болғанымен, катализатор болмаған жағдайда өте баяу жүреді. Химотрипсиннің негізгі субстраттары – пептидтік байланыстар, онда байланыстың N-терминалы триптофан, тирозин, фенилаланин немесе лейцин болып табылады. Көптеген протеазалар сияқты, химотрипсин де in vitro амидтік байланыстарды гидролиздейді, бұл қасиет ферменттік талдаулар үшін N-ацетил-L-фенилаланин p-нитрофенил амиді сияқты субстрат аналогтарын қолдануға мүмкіндік береді. Химотрипсин пептидтік байланыстарды ферменттің активті орнында орналасқан серин-195 қалдығымен, реакцияға жатпайтын карбонил тобына күшті нуклеофилмен шабуылдап кесіп тастайды, ол қысқа мерзімге субстратқа ковалентті байланысып, фермент-субстрат аралық қосылысын құрайды. Гистидин-57 және аспартик қышқылы-102 қосылған бұл серин қалдығы активті ортаның каталитикалық үштігін құрайды. Бұл тұжырымдар ингибициялық талдауларға және жоғарыда аталған субстраттың кесілу кинетикасын зерттеуге негізделген, фермент-субстрат аралық өнімі p-нитрофенолаттың сары түсті екенін пайдаланып, оның концентрациясын 410 нм толқын ұзындығындағы жарық сіңіруін өлшеу арқылы анықтауға мүмкіндік береді. Химотрипсиннің ақуыздық субстратты гидролизі (қызыл түспен көрсетілген) екі қадамда жүзеге асырылады. Біріншіден, Ser-195 нуклеофилділігі жалпы негіздік катализ арқылы күшейтіледі, онда серин гидроксил тобының протоны His-57 имидазол тобына белок субстратының негізгі тізбегіндегі электроны жетіспейтін карбонил көміртекке шабуыл жасағанда беріледі (k1 қадамы). Бұл каталитикалық үштіктегі үш амин қышқылының бірлескен әрекеті арқылы жүзеге асырылады. Пайда болған тетраэдрлік аралықтағы теріс зарядтың жиналуы ферменттің активті орнындағы оксианиондық тесікте, негізгі тізбектегі амидтік сутектермен екі сутекті байланыс арқылы тұрақтандырылады. His-57 имидазолий тобы k1 қадамында қалыптасады және k1 реакциясы үшін жалпы қышқыл катализаторы болып табылады. Алайда, k2 реакциясының (Tet2) ұқсас жалпы қышқыл катализіне қатысты дәлелдер күмәнді; су аминнен шығатын топқа протон береді. Tet1 (k3 арқылы) ыдырауы ацилденген ферментті құрайды, ол His-57 жалпы негіз (kH2O) ретінде гидролизденеді, тетраэдрлік аралық қосылысын құрайды, ол серин гидроксил тобын және жаңадан пайда болған карбоксилдік ұшы бар ақуыз фрагментін қалпына келтіреді.
Медициналық қолданыстар
Химотрипсин катаракта операциясы кезінде қолданылды. Ол Zolyse тауарлық атауымен сатылды.