Trypsin - Trypsin

Trypsin
1UTN.png
Kristallstruktur av trypsin från nötkreatur .
Identifierare
Symbol Trypsin
Pfam PF00089
InterPro IPR001254
SMART SM00020
PROSIT PDOC00124
MEROPS S1
SCOP2 1c2g / SCOPe / SUPFAM
CDD cd00190

Trypsin ( EC 3.4.21.4 ) är ett serinproteas från PA -klanens superfamilj, som finns i matsmältningssystemet hos många ryggradsdjur , där det hydrolyserar proteiner . Trypsin bildas i tunntarmen när dess proenzymform , trypsinogenet som produceras av bukspottkörteln , aktiveras. Trypsin skär peptidkedjor huvudsakligen vid karboxylsidan av aminosyrorna lysin eller arginin . Det används för många biotekniska processer. Processen vanligen som trypsin proteolys eller trypsinering , och proteiner som har digere / behandlade med trypsin sägs ha trypsineras. Trypsin upptäcktes 1876 av Wilhelm Kühne och namngavs från det antika grekiska ordet för gnidning eftersom det först isolerades genom att gnugga bukspottkörteln med glycerin .

Trypsin
Identifierare
EG -nr. 3.4.21.4
CAS -nr. 9002-07-7
Databaser
IntEnz IntEnz -vy
BRENDA BRENDA -inträde
ExPASy NiceZyme -vy
KEGG KEGG -post
MetaCyc Metabolisk väg
PRIAM profil
PDB -strukturer RCSB PDB PDBe PDBsum
Genontologi AmiGO / QuickGO

Fungera

I duodenum , trypsin katalyserar den hydrolys av peptidbindningar , bryta ner proteiner i mindre peptider. Peptidprodukterna hydrolyseras sedan ytterligare till aminosyror via andra proteaser, vilket gör dem tillgängliga för absorption i blodströmmen. Tryptisk matsmältning är ett nödvändigt steg i proteinabsorptionen, eftersom proteiner i allmänhet är för stora för att absorberas genom slemhinnan i tunntarmen .

Trypsin produceras som det inaktiva zymogenet trypsinogen i bukspottkörteln. När bukspottkörteln stimuleras av kolecystokinin utsöndras den sedan i tunntarmens första del ( tolvfingertarmen ) via bukspottkörteln . Väl i tunntarmen aktiverar enzymet enteropeptidas trypsinogen till trypsin genom proteolytisk klyvning .

Mekanism

Den enzymatiska mekanismen liknar den hos andra serinproteaser. Dessa enzymer innehåller en katalytisk triad bestående av histidin -57, aspartat -102 och serin -195. Denna katalytiska triad kallades tidigare ett laddningsreläsystem, vilket innebär abstraktion av protoner från serin till histidin och från histidin till aspartat, men på grund av bevis från NMR att den resulterande alkoxidformen av serin skulle ha ett mycket starkare drag på protonen än gör imidazolringen av histidin, det aktuella tänkandet håller istället att serin och histidin var och en faktiskt har lika stor andel av protonen och bildar korta lågbarriärvätebindningar därmed. Med dessa medel ökar nukleofiliciteten hos den aktiva platsen serin, vilket underlättar dess angrepp på amidkolet under proteolys. Den enzymatiska reaktion som trypsin katalyserar är termodynamiskt gynnsam, men kräver betydande aktiveringsenergi (den är " kinetiskt ogynnsam"). Dessutom innehåller trypsin ett "oxyanionhål" bildat av ryggraden amidväteatomer i Gly-193 och Ser-195, som genom vätebindning stabiliserar den negativa laddningen som ackumuleras på amidsyret efter nukleofil attack på det plana amidkolet av serinsyra får kolet att anta en tetraedrisk geometri. Sådan stabilisering av denna tetraedriska mellanprodukt hjälper till att minska energibarriären för dess bildning och är samtidig med en sänkning av den fria energin i övergångstillståndet. Företrädesvis bindning av övergångstillståndet är en nyckelfunktion i enzymkemi.

Den negativa aspartatresten (Asp 189) som finns i trypsins katalytiska ficka (S1) är ansvarig för att attrahera och stabilisera positivt laddad lysin och/eller arginin och är således ansvarig för enzymets specificitet. Detta innebär att trypsin huvudsakligen klyver proteinerkarboxylsidan (eller " C-terminala sidan") av aminosyrorna lysin och arginin förutom när endera är bunden till en C-terminal prolin , även om storskaliga masspektrometradata tyder på att klyvning sker även med prolin. Trypsin anses vara ett endopeptidas , dvs klyvningen sker inom polypeptidkedjan snarare än vid de terminala aminosyrorna som är belägna vid ändarna av polypeptider .

Egenskaper

Humant trypsin har en optimal driftstemperatur på cirka 37 ° C. Däremot har atlantisk torsk flera typer av trypsiner för att poikilotermfisken ska överleva vid olika kroppstemperaturer. Torsktrypsiner inkluderar trypsin I med ett aktivitetsintervall på 4 till 65 ° C (40 till 150 ° F) och maximal aktivitet vid 55 ° C (130 ° F), samt trypsin Y med ett intervall på 2 till 30 ° C ( 36 till 86 ° F) och en maximal aktivitet vid 21 ° C (70 ° F).

Som protein har trypsin olika molekylvikter beroende på källan. Exempelvis rapporteras en molekylvikt på 23,3 kDa för trypsin från nötkreatur och svin.

Trypsins aktivitet påverkas inte av enzymhämmaren tosylfenylalanylklormetylketon, TPCK , som inaktiverar kymotrypsin .

Trypsin bör förvaras vid mycket kalla temperaturer (mellan −20 och −80 ° C) för att förhindra autolys , vilket också kan hindras av lagring av trypsin vid pH 3 eller genom att använda trypsin modifierat genom reduktiv metylering . När pH justeras tillbaka till pH 8 återgår aktiviteten.

Isozymer

Dessa mänskliga gener kodar proteiner med trypsin enzymatisk aktivitet:

proteas, serin, 1 (trypsin 1)
Identifierare
Symbol PRSS1
Alt. symboler TRY1
NCBI -gen 5644
HGNC 9475
OMIM 276000
RefSeq NM_002769
UniProt P07477
Övrig data
EG -nummer 3.4.21.4
Ställe Chr. 7 q32-qter
proteas, serin, 2 (trypsin 2)
Identifierare
Symbol PRSS2
Alt. symboler TRYP2
NCBI -gen 5645
HGNC 9483
OMIM 601564
RefSeq NM_002770
UniProt P07478
Övrig data
EG -nummer 3.4.21.4
Ställe Chr. 7 q35
proteas, serin, 3 (mesotrypsin)
Identifierare
Symbol PRSS3
Alt. symboler PRSS4
NCBI -gen 5646
HGNC 9486
OMIM 613578
RefSeq NM_002771
UniProt P35030
Övrig data
EG -nummer 3.4.21.4
Ställe Chr. 9 s13

Andra isoformer av trypsin kan också hittas i andra organismer.

Klinisk signifikans

Aktivering av trypsin från proteolytisk klyvning av trypsinogen i bukspottkörteln kan leda till en rad händelser som orsakar pankreas självsmältning, vilket resulterar i pankreatit . En konsekvens av den autosomala recessiva sjukdomen cystisk fibros är en brist på transport av trypsin och andra matsmältningsenzymer från bukspottkörteln. Detta leder till störningen som kallas meconium ileus , vilket involverar tarmobstruktion ( ileus ) på grund av alltför tjockt mekonium , som normalt bryts ner av trypsin och andra proteaser och sedan passerar i avföring.

Ansökningar

Trypsin finns i stor mängd i bukspottkörteln och kan renas ganska enkelt. Därför har den använts i stor utsträckning i olika biotekniska processer.

I ett vävnadsodlingslabb används trypsin för att återsuspendera celler som vidhäftar till cellodlingsskålens vägg under processen med att skörda celler. Vissa celltyper fäster vid sidorna och botten av en maträtt när de odlas in vitro . Trypsin används för att klyva proteiner som håller de odlade cellerna i skålen, så att cellerna kan avlägsnas från plattorna.

Trypsin kan också användas för att dissociera dissekerade celler (till exempel före cellfixering och sortering).

Trypsin kan användas för att bryta ner kasein i bröstmjölk. Om trypsin tillsätts till en lösning av mjölkpulver, orsakar nedbrytningen av kasein mjölken att bli genomskinlig . Reaktionshastigheten kan mätas genom att använda den tid som behövs för att mjölken ska bli genomskinlig.

Trypsin används vanligtvis inom biologisk forskning under proteomiksexperiment för att smälta proteiner till peptider för masspektrometrianalys, t.ex. i-gel-matsmältning . Trypsin är särskilt lämpad för detta, eftersom det har en mycket väldefinierad specificitet, eftersom det endast hydrolyserar peptidbindningarna i vilka karbonylgruppen bidrar antingen av en arginin- eller lysinrest.

Trypsin kan också användas för att lösa upp blodproppar i sin mikrobiella form och behandla inflammation i bukspottkörteln.

Inom veterinärmedicin är trypsin en ingrediens i sårsprayprodukter, såsom Debrisol, för att lösa upp död vävnad och pus i sår hos hästar, nötkreatur, hundar och katter.

I mat

Kommersiella proteaspreparat består vanligtvis av en blandning av olika proteasenzymer som ofta innehåller trypsin. Dessa preparat används i stor utsträckning vid livsmedelsbearbetning:

  • som ett bakenzym för att förbättra degens bearbetbarhet
  • vid utvinning av kryddor och smakämnen från vegetabiliska eller animaliska proteiner och vid tillverkning av såser
  • för att kontrollera arombildning i ost och mjölkprodukter
  • för att förbättra konsistensen av fiskprodukter
  • att möra kött
  • under kall stabilisering av öl
  • vid produktion av allergivänligt foder där proteaser bryter ner specifika allergiframkallande proteiner till icke -allergiframkallande peptider, till exempel används proteaser för att producera hypoallergen barnmat från komjölk, vilket minskar risken för att barn utvecklar mjölkallergi .

Trypsinhämmare

För att förhindra verkan av aktivt trypsin i bukspottkörteln, vilket kan vara mycket skadligt, finns hämmare som BPTI och SPINK1 i bukspottkörteln och α1-antitrypsin i serum som en del av försvaret mot dess olämpliga aktivering. Varje trypsin som bildas i förtid från det inaktiva trypsinogenet binds sedan av inhibitorn. Protein-protein-interaktionen mellan trypsin och dess hämmare är en av de tätaste bundna, och trypsin binds av några av dess pankreashämmare nästan irreversibelt. Till skillnad från nästan alla kända proteinsammansättningar, dissocieras inte några komplex av trypsin bundna av dess hämmare lätt efter behandling med 8M urea.

Se även

Referenser

Vidare läsning

externa länkar