Trypsin - Trypsin
| Trypsin | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Krystalstruktur af trypsin fra kvæg .
| |||||||||
| Identifikatorer | |||||||||
| Symbol | Trypsin | ||||||||
| Pfam | PF00089 | ||||||||
| InterPro | IPR001254 | ||||||||
| SMART | SM00020 | ||||||||
| PROSIT | PDOC00124 | ||||||||
| MEROPS | S1 | ||||||||
| SCOP2 | 1c2g / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| CDD | cd00190 | ||||||||
| |||||||||
Trypsin ( EC 3.4.21.4 ) er en serinprotease fra PA -klanen superfamilie, der findes i fordøjelsessystemet hos mange hvirveldyr , hvor den hydrolyserer proteiner . Trypsin dannes i tyndtarmen, når dets proenzymform , det trypsinogen, der produceres af bugspytkirtlen , aktiveres. Trypsin skærer hovedsageligt peptidkæder på carboxylsiden af aminosyrerne lysin eller arginin . Det bruges til talrige bioteknologiske processer. Fremgangsmåden betegnes sædvanligvis som trypsin proteolyse eller trypsinisering , og proteiner, som er blevet fordøjet / behandlet med trypsin siges at have været trypsinbehandlet. Trypsin blev opdaget i 1876 af Wilhelm Kühne og blev opkaldt fra det antikke græske ord for gnidning, da det først blev isoleret ved at gnide bugspytkirtlen med glycerin .
| Trypsin | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifikatorer | |||||||||
| EF -nr. | 3.4.21.4 | ||||||||
| CAS -nr. | 9002-07-7 | ||||||||
| Databaser | |||||||||
| IntEnz | IntEnz -visning | ||||||||
| BRENDA | BRENDA indgang | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme udsigt | ||||||||
| KEGG | KEGG -indtastning | ||||||||
| MetaCyc | metabolisk vej | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB -strukturer | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Genontologi | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Fungere
I duodenum , trypsin katalyserer den hydrolyse af peptidbindinger , at nedbryde proteiner til mindre peptider. Peptidprodukterne hydrolyseres derefter yderligere til aminosyrer via andre proteaser, hvilket gør dem tilgængelige for absorption i blodstrømmen. Tryptisk fordøjelse er et nødvendigt trin i proteinabsorption, da proteiner generelt er for store til at blive absorberet gennem tyndtarmen .
Trypsin produceres som det inaktive zymogen trypsinogen i bugspytkirtlen. Når bugspytkirtlen stimuleres af cholecystokinin , udskilles den derefter i den første del af tyndtarmen ( tolvfingertarmen ) via bugspytkirtelkanalen . En gang i tyndtarmen aktiverer enzymet enteropeptidase trypsinogen til trypsin ved proteolytisk spaltning .
Mekanisme
Den enzymatiske mekanisme ligner den for andre serinproteaser. Disse enzymer indeholder en katalytisk triade bestående af histidin -57, aspartat -102 og serin -195. Denne katalytiske triade blev tidligere kaldt et ladningsrelæsystem, hvilket indebærer abstraktion af protoner fra serin til histidin og fra histidin til aspartat, men på grund af beviser fra NMR om, at den resulterende alkoxidform af serin ville have et meget stærkere træk på protonen end gør imidazolringen af histidin, den nuværende tankegang holder i stedet for, at serin og histidin hver især har lige stor andel af protonen og danner korte lav-barriere hydrogenbindinger hermed. På denne måde øges nukleofiliciteten af det aktive sted serin, hvilket letter dets angreb på amidcarbonet under proteolyse. Den enzymatiske reaktion, som trypsin katalyserer, er termodynamisk gunstig, men kræver betydelig aktiveringsenergi (den er " kinetisk ugunstig"). Derudover indeholder trypsin et "oxyanionhul" dannet af rygradenamidhydrogenatomer i Gly-193 og Ser-195, som gennem hydrogenbinding stabiliserer den negative ladning, der akkumuleres på amidet oxygen efter nukleofilt angreb på det plane amidcarbon af serin oxygen får det carbon til at antage en tetraedral geometri. En sådan stabilisering af dette tetraedriske mellemprodukt hjælper med at reducere energibarrieren for dets dannelse og er samtidig med en sænkning af den frie energi i overgangstilstanden. Præferencebinding af overgangstilstanden er et centralt træk ved enzymkemi.
Den negative aspartatrest (Asp 189) placeret i trypsins katalytiske lomme (S1) er ansvarlig for at tiltrække og stabilisere positivt ladet lysin og/eller arginin og er således ansvarlig for enzymets specificitet. Dette betyder, at trypsin hovedsageligt spalter proteiner på carboxylsiden (eller " C-terminal side") af aminosyrerne lysin og arginin, undtagen når begge er bundet til en C-terminal prolin , selvom store massespektrometradata tyder på, at spaltning forekommer selv med prolin. Trypsin betragtes som en endopeptidase , det vil sige, at spaltningen sker inden for polypeptidkæden snarere end ved de terminale aminosyrer placeret ved enderne af polypeptider .
Ejendomme
Humant trypsin har en optimal driftstemperatur på ca. 37 ° C. I modsætning hertil har den atlantiske torsk flere typer trypsiner, så poikilotermefisken kan overleve ved forskellige kropstemperaturer. Torsk -trypsiner omfatter trypsin I med et aktivitetsområde på 4 til 65 ° C (40 til 150 ° F) og maksimal aktivitet ved 55 ° C (130 ° F) samt trypsin Y med et område på 2 til 30 ° C ( 36 til 86 ° F) og en maksimal aktivitet ved 21 ° C (70 ° F).
Som protein har trypsin forskellige molekylvægte afhængigt af kilden. For eksempel rapporteres en molekylvægt på 23,3 kDa for trypsin fra kvæg og svinekilder.
Trypsins aktivitet påvirkes ikke af enzymhæmmeren tosylphenylalanylchlormethylketon, TPCK , som deaktiverer chymotrypsin .
Trypsin bør opbevares ved meget kolde temperaturer (mellem -20 og -80 ° C) for at forhindre autolyse , som også kan hæmmes ved opbevaring af trypsin ved pH 3 eller ved hjælp af trypsin modificeret ved reduktiv methylering . Når pH justeres tilbage til pH 8, vender aktiviteten tilbage.
Isozymer
Disse menneskelige gener koder proteiner med trypsin enzymatisk aktivitet:
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Andre isoformer af trypsin kan også findes i andre organismer.
Klinisk betydning
Aktivering af trypsin fra proteolytisk spaltning af trypsinogen i bugspytkirtlen kan føre til en række hændelser, der forårsager pancreatisk selvfordøjelse, hvilket resulterer i pancreatitis . En konsekvens af den autosomale recessive sygdom cystisk fibrose er en mangel på transport af trypsin og andre fordøjelsesenzymer fra bugspytkirtlen. Dette fører til lidelsen kaldet meconium ileus , som involverer tarmobstruktion ( ileus ) på grund af alt for tyk meconium , som normalt nedbrydes af trypsin og andre proteaser, hvorefter den passerer i afføring.
Ansøgninger
Trypsin fås i store mængder i bugspytkirtler og kan renses ret let. Derfor er det blevet brugt meget i forskellige bioteknologiske processer.
I et vævskulturlaboratorium bruges trypsin til at resuspendere celler, der klæber til cellekulturskålens væg under processen med at høste celler. Nogle celletyper klæber til siderne og bunden af et fad, når de dyrkes in vitro . Trypsin bruges til at spalte proteiner, der holder de dyrkede celler til fadet, så cellerne kan fjernes fra pladerne.
Trypsin kan også bruges til at dissociere dissekerede celler (f.eks. Før cellefiksering og sortering).
Trypsin kan bruges til at nedbryde kasein i modermælk. Hvis trypsin tilsættes til en opløsning af mælkepulver, får nedbrydning af kasein mælken til at blive gennemskinnelig . Reaktionshastigheden kan måles ved at bruge den tid, der er nødvendig for mælken til at blive gennemskinnelig.
Trypsin bruges almindeligvis i biologisk forskning under proteomikforsøg til at fordøje proteiner til peptider til massespektrometrianalyse, f.eks . Fordøjelse i gel . Trypsin er særligt velegnet til dette, da det har en meget veldefineret specificitet, da det kun hydrolyserer peptidbindinger, hvor carbonylgruppen enten bidrages med en arginin- eller lysinrest.
Trypsin kan også bruges til at opløse blodpropper i sin mikrobielle form og behandle betændelse i bugspytkirtlen.
I veterinærmedicin er trypsin en ingrediens i sårsprayprodukter, såsom Debrisol, for at opløse dødt væv og pus i sår hos heste, kvæg, hunde og katte.
I mad
Kommercielle proteasepræparater består normalt af en blanding af forskellige proteaseenzymer, der ofte indeholder trypsin. Disse præparater er meget udbredt i fødevareforarbejdning:
- som et bagende enzym for at forbedre dejenes brugbarhed
- ved ekstraktion af krydderier og smagsstoffer fra vegetabilske eller animalske proteiner og ved fremstilling af saucer
- at kontrollere aromadannelse i ost og mælkeprodukter
- at forbedre konsistensen af fiskevarer
- at møre kød
- under kold stabilisering af øl
- ved fremstilling af allergivenligt foder, hvor proteaser nedbryder specifikke allergeniske proteiner til ikke -allergene peptider, for eksempel bruges proteaser til at producere allergivenligt babymad fra komælk og reducerer derved risikoen for, at babyer udvikler mælkeallergi .
Trypsin -hæmmer
For at forhindre virkningen af aktivt trypsin i bugspytkirtlen, hvilket kan være meget skadeligt, er hæmmere som BPTI og SPINK1 i bugspytkirtlen og α1-antitrypsin i serum til stede som en del af forsvaret mod dets upassende aktivering. Ethvert trypsin, der for tidligt dannes fra det inaktive trypsinogen, bindes derefter af inhibitoren. Protein-protein-interaktionen mellem trypsin og dets hæmmere er en af de strammeste grænser, og trypsin er bundet af nogle af dets bugspytkirtelhæmmere næsten irreversibelt. I modsætning til næsten alle kendte proteinsamlinger dissocierer nogle komplekser af trypsin bundet af dets hæmmere ikke let efter behandling med 8M urinstof.
Se også
Referencer
Yderligere læsning
- Brosens JJ, Salker MS, Teklenburg G, Nautiyal J, Salter S, Lucas ES, et al. (Februar 2014). "Uterin selektion af menneskelige embryoner ved implantation" . Videnskabelige rapporter . 4 : 3894. Bibcode : 2014NatSR ... 4E3894B . doi : 10.1038/srep03894 . PMC 3915549 . PMID 24503642 . Artikelnummer 3894 . Hentet 15. marts 2019 . Artikel om trypsins rolle ved implantation af menneskelige embryoner.CS1 maint: efterskrift ( link )
eksterne links
- Den Merops online database for peptidaser og deres hæmmere: Trypsin 1 S01.151 , trypsin 2 S01.258 , Trypsin 3 S01.174
- Trypsin-hæmmere og Trypsin-assaymetode ved Sigma-Aldrich
- Trypsin på US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)