Trypsin - Trypsin
| Trypsin | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Krystallstruktur av trypsin fra storfe .
| |||||||||
| 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, som finnes i fordøyelsessystemet til mange virveldyr , hvor den hydrolyserer proteiner . Trypsin dannes i tynntarmen når proenzymformen , trypsinogenet som produseres av bukspyttkjertelen , aktiveres. Trypsin kutter hovedsakelig peptidkjeder på karboksylsiden av aminosyrene lysin eller arginin . Den brukes til en rekke bioteknologiske prosesser. Prosessen kalles vanligvis trypsinproteolyse eller trypsinisering , og proteiner som er fordøyd/behandlet med trypsin sies å ha blitt trypsinisert. Trypsin ble oppdaget i 1876 av Wilhelm Kühne og ble oppkalt etter det antikke greske ordet for gnidning siden det først ble isolert ved å gni bukspyttkjertelen med glyserin .
| Trypsin | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifikatorer | |||||||||
| EF -nr. | 3.4.21.4 | ||||||||
| CAS -nr. | 9002-07-7 | ||||||||
| Databaser | |||||||||
| IntEnz | IntEnz -visning | ||||||||
| BRENDA | BRENDA -oppføring | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme utsikt | ||||||||
| KEGG | KEGG -oppføring | ||||||||
| MetaCyc | metabolsk vei | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB -strukturer | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Genontologi | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Funksjon
I tolvfingertarmen , trypsin katalyserer den hydrolysen av peptidbindinger , bryte ned proteinene i mindre peptider. Peptidproduktene hydrolyseres deretter til aminosyrer via andre proteaser, noe som gjør dem tilgjengelige for absorpsjon i blodstrømmen. Tryptisk fordøyelse er et nødvendig trinn i proteinabsorpsjon, ettersom proteiner generelt er for store til å absorberes gjennom slimhinnen i tynntarmen .
Trypsin produseres som det inaktive zymogenet trypsinogen i bukspyttkjertelen. Når bukspyttkjertelen stimuleres av kolecystokinin , skilles det deretter ut i den første delen av tynntarmen ( tolvfingertarmen ) via bukspyttkjertelen . En gang i tynntarmen aktiverer enzymet enteropeptidase trypsinogen til trypsin ved proteolytisk spaltning .
Mekanisme
Den enzymatiske mekanismen ligner den på andre serinproteaser. Disse enzymene inneholder en katalytisk triade bestående av histidin -57, aspartat -102 og serin -195. Denne katalytiske triaden ble tidligere kalt et ladningsrelésystem, noe som innebærer abstraksjon av protoner fra serin til histidin og fra histidin til aspartat, men på grunn av bevis fra NMR på at den resulterende alkoksidformen av serin ville ha et mye sterkere trekk på protonen enn gjør imidazolringen av histidin, gjeldende tankegang i stedet at serin og histidin hver har effektivt like stor andel av protonet, og danner korte lavbarriere hydrogenbindinger dermed. På denne måten øker nukleofilisiteten til det aktive stedet serin, noe som letter dets angrep på amidkarbonet under proteolyse. Den enzymatiske reaksjonen som trypsin katalyserer er termodynamisk gunstig, men krever betydelig aktiveringsenergi (den er " kinetisk ugunstig"). I tillegg inneholder trypsin et "oksyanionhull" dannet av ryggradamidhydrogenatomer i Gly-193 og Ser-195, som gjennom hydrogenbinding stabiliserer den negative ladningen som akkumuleres på amidoksygen etter nukleofilt angrep på det plane amidkarbonet av serin oksygen får det karbonet til å anta en tetraedral geometri. Slik stabilisering av dette tetraedriske mellomproduktet bidrar til å redusere energibarrieren for dets dannelse og er samtidig med en senking av den frie energien i overgangstilstanden. Foretrukket binding av overgangstilstanden er et sentralt trekk ved enzymkjemi.
Den negative aspartatresten (Asp 189) som ligger i katalytisk lomme (S1) til trypsin er ansvarlig for å tiltrekke og stabilisere positivt ladet lysin og/eller arginin, og er dermed ansvarlig for enzymets spesifisitet. Dette betyr at trypsin hovedsakelig spalter proteiner på karboksylsiden (eller " C-terminal side") av aminosyrene lysin og arginin, bortsett fra når begge er bundet til et C-terminalt prolin , selv om massespektrometri i stor skala tyder på at spaltning oppstår selv med prolin. Trypsin regnes som en endopeptidase , det vil si at spaltningen skjer i polypeptidkjeden i stedet for ved de endelige aminosyrene som befinner seg ved endene av polypeptider .
Egenskaper
Humant trypsin har en optimal driftstemperatur på omtrent 37 ° C. I kontrast har den atlantiske torsken flere typer trypsiner for at poikilotermefisken skal overleve ved forskjellige kroppstemperaturer. Torsk trypsiner inkluderer 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 forskjellige molekylvekter avhengig av kilden. For eksempel rapporteres en molekylvekt på 23,3 kDa for trypsin fra storfe og svin.
Trypsins aktivitet påvirkes ikke av enzymhemmeren tosylfenylalanylklormetylketon, TPCK , som deaktiverer kymotrypsin .
Trypsin bør oppbevares ved veldig kalde temperaturer (mellom -20 og -80 ° C) for å forhindre autolyse , som også kan hindres ved lagring av trypsin ved pH 3 eller ved bruk av trypsin modifisert ved reduktiv metylering . Når pH justeres tilbake til pH 8, kommer aktiviteten tilbake.
Isozymer
Disse menneskelige gener koder proteiner med trypsin enzymatisk aktivitet:
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Andre isoformer av trypsin kan også finnes i andre organismer.
Klinisk signifikans
Aktivering av trypsin fra proteolytisk spaltning av trypsinogen i bukspyttkjertelen kan føre til en rekke hendelser som forårsaker pankreatisk selvfordøyelse, noe som resulterer i pankreatitt . En konsekvens av den autosomale recessive sykdommen cystisk fibrose er mangel på transport av trypsin og andre fordøyelsesenzymer fra bukspyttkjertelen. Dette fører til lidelsen som kalles meconium ileus , som involverer tarmobstruksjon ( ileus ) på grunn av altfor tykt mekonium , som normalt brytes ned av trypsin og andre proteaser, og deretter passerer i avføring.
applikasjoner
Trypsin er tilgjengelig i store mengder i bukspyttkjertelen, og kan renses ganske enkelt. Derfor har den blitt brukt mye i forskjellige bioteknologiske prosesser.
I et vevskulturlaboratorium brukes trypsin til å resuspendere celler som holder seg til cellekulturskålveggen under prosessen med å høste celler. Noen celletyper fester seg til sidene og bunnen av en tallerken når de dyrkes in vitro . Trypsin brukes til å spalte proteiner som holder de dyrkede cellene til fatet, slik at cellene kan fjernes fra platene.
Trypsin kan også brukes til å dissosiere dissekerte celler (for eksempel før cellefiksering og sortering).
Trypsin kan brukes til å bryte ned kasein i morsmelk. Hvis trypsin tilsettes en oppløsning av melkepulver, forårsaker nedbrytning av kasein at melken blir gjennomsiktig . Reaksjonshastigheten kan måles ved å bruke tiden det tar for melken å bli gjennomsiktig.
Trypsin brukes ofte i biologisk forskning under proteomikkeksperimenter for å fordøye proteiner til peptider for massespektrometrianalyse, f.eks . Fordøyelse i gel . Trypsin er spesielt egnet for dette, siden det har en veldig veldefinert spesifisitet, ettersom det bare hydrolyserer peptidbindinger der karbonylgruppen tilføres enten av en arginin- eller lysinrest.
Trypsin kan også brukes til å oppløse blodpropper i sin mikrobielle form og behandle betennelse i bukspyttkjertelen.
I veterinærmedisin er trypsin en ingrediens i sårsprayprodukter, for eksempel Debrisol, for å oppløse dødt vev og pus i sår hos hester, storfe, hunder og katter.
I mat
Kommersielle proteasepreparater består vanligvis av en blanding av forskjellige proteaseenzymer som ofte inkluderer trypsin. Disse preparatene er mye brukt i matforedling:
- som et bakenzym for å forbedre deigens bearbeidbarhet
- ved ekstraksjon av krydder og smakstilsetninger fra vegetabilske eller animalske proteiner og ved fremstilling av sauser
- for å kontrollere aromdannelse i ost og melkeprodukter
- å forbedre konsistensen av fiskeprodukter
- å møre kjøtt
- under kald stabilisering av øl
- ved produksjon av allergivennlig mat der proteaser bryter ned spesifikke allergeniske proteiner til ikke -allergene peptider, for eksempel, brukes proteaser for å produsere hypoallergen babymat fra kumelk, og reduserer dermed risikoen for at babyer utvikler melkeallergi .
Trypsin -hemmer
For å forhindre virkningen av aktivt trypsin i bukspyttkjertelen, som kan være svært skadelig, er hemmere som BPTI og SPINK1 i bukspyttkjertelen og α1-antitrypsin i serum til stede som en del av forsvaret mot upassende aktivering. Eventuelt trypsin som dannes for tidlig fra det inaktive trypsinogen bindes deretter av inhibitoren. Protein-protein-interaksjonen mellom trypsin og dets hemmere er en av de tetteste båndene, og trypsin er bundet av noen av dets bukspyttkjertelhemmere nesten irreversibelt. I motsetning til nesten alle kjente proteinsammensetninger, dissosierer ikke noen komplekser av trypsin bundet av dets hemmere lett etter behandling med 8M urea.
Se også
Referanser
Videre lesning
- Brosens JJ, Salker MS, Teklenburg G, Nautiyal J, Salter S, Lucas ES, et al. (Februar 2014). "Uterin utvalg av menneskelige embryoer ved implantasjon" . Vitenskapelige rapporter . 4 : 3894. Bibcode : 2014NatSR ... 4E3894B . doi : 10.1038/srep03894 . PMC 3915549 . PMID 24503642 . Artikkelnummer 3894 . Hentet 15. mars 2019 . Artikkel om trypsins rolle i implantasjon av menneskelige embryoer.CS1 maint: postscript ( lenke )
Eksterne linker
- Den Merops database for peptidaser og deres inhibitorer: Trypsin en S01.151 , Trypsin 2 S01.258 , Trypsin 3 S01.174
- Trypsininhibitorer og Trypsin-analysemetode ved Sigma-Aldrich
- Trypsin ved US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)