Quimotripsina

Quimotripsina (EC 3.4.21.1, quimotripsinas A y B, alpha-chymar ophth, avazyme, chymar, chymotest, enzeon, quimar, quimotrase, alpha-chymar, alpha-chymotrypsin A, alpha- quimotripsina) es un componente enzimático digestivo del jugo pancreático que actúa en el duodeno, donde realiza la proteólisis, la descomposición de proteínas y polipéptidos. La quimotripsina escinde preferentemente los enlaces amida peptídicos donde la cadena lateral del aminoácido N-terminal al enlace amida escindible (la posición P₁) es un gran aminoácido hidrofóbico (tirosina, triptófano y fenilalanina). Estos aminoácidos contienen un anillo aromático en su cadena lateral que encaja en un bolsillo hidrofóbico (la posición S₁) de la enzima. Se activa en presencia de tripsina. La complementariedad hidrófoba y de forma entre la cadena lateral P₁ del sustrato peptídico y la cavidad de unión de la enzima S₁ explica la especificidad de sustrato de esta enzima. La quimotripsina también hidroliza otros enlaces amida en péptidos a velocidades más lentas, particularmente aquellos que contienen leucina y metionina en la posición P₁.

Estructuralmente, es la estructura arquetípica de su superfamilia, el clan de proteasas PA.

Activación

La quimotripsina se sintetiza en el páncreas. Su precursor es el quimotripsinógeno. La tripsina activa el quimotripsinógeno al romper los enlaces peptídicos en las posiciones Arg15 - Ile16 y produce π-quimotripsina. A su vez, el grupo amínico (-NH3⁺) del residuo Ile16 interactúa con la cadena lateral de Asp194, produciendo el "agujero de oxianión" y el "bolsillo S1" hidrofóbico. Además, la quimotripsina induce su propia activación al dividirse en las posiciones 14–15, 146–147 y 148–149, produciendo quimotripsina α (que es más activa y estable que la quimotripsina π). La molécula resultante es una molécula de tres polipéptidos interconectados a través de enlaces disulfuro.

Mecanismo de acción y cinética

Mecanismo molecular de la hidrólisis chymotrypsin-catalyzed de unión de péptidos. Un aspecto clave es el Tetraedral intermedio Tet 1.

In vivo, la quimotripsina es una enzima proteolítica (serina proteasa) que actúa en el sistema digestivo de muchos organismos. Facilita la escisión de los enlaces peptídicos mediante una reacción de hidrólisis que, a pesar de ser termodinámicamente favorable, se produce de forma extremadamente lenta en ausencia de un catalizador. Los principales sustratos de la quimotripsina son enlaces peptídicos en los que el aminoácido N-terminal del enlace es triptófano, tirosina, fenilalanina o leucina. Al igual que muchas proteasas, la quimotripsina también hidroliza los enlaces amida in vitro, una virtud que permitió el uso de sustratos análogos como la N-acetil-L-fenilalanina p-nitrofenilamida para ensayos enzimáticos.

La quimotripsina escinde los enlaces peptídicos al atacar el grupo carbonilo no reactivo con un poderoso nucleófilo, el residuo de serina 195 ubicado en el sitio activo de la enzima, que se une covalentemente brevemente al sustrato, formando un intermediario enzima-sustrato. Junto con la histidina 57 y el ácido aspártico 102, este residuo de serina constituye la tríada catalítica del sitio activo. Estos hallazgos se basan en ensayos de inhibición y el estudio de la cinética de escisión del sustrato mencionado, aprovechando el hecho de que el p-nitrofenolato intermedio enzima-sustrato tiene un color amarillo, lo que permite medir su concentración midiendo la absorbancia de luz a 410 nm.

La catálisis por quimotripsina de la hidrólisis de un sustrato proteico (en rojo) se realiza en dos pasos. En primer lugar, la nucleofilia de la Ser-195 se ve reforzada por la catálisis de base general en la que el protón del grupo hidroxilo de la serina se transfiere a la fracción imidazol de la His-57 durante su ataque al carbono carbonílico deficiente en electrones del sustrato principal de la proteína. cadena (paso k1). Esto ocurre a través de la acción concertada de los residuos de tres aminoácidos en la tríada catalítica. La acumulación de carga negativa en el intermedio tetraédrico resultante se estabiliza en el agujero de oxianión del sitio activo de la enzima, mediante la formación de dos enlaces de hidrógeno con los hidrógenos de amida de la cadena principal adyacentes.

La fracción de imidazolio His-57 formada en el paso k1 es un catalizador ácido general para la reacción k-1. Sin embargo, la evidencia de una catálisis ácida general similar de la reacción k2 (Tet2) ha sido controvertida; aparentemente el agua proporciona un protón al grupo saliente de amina.

La descomposición de Tet1 (a través de k3) genera una enzima acilo, que se hidroliza con His-57 que actúa como una base general (kH2O) en la formación de un intermedio tetraédrico, que se descompone para regenerar el resto hidroxilo de serina, así como el fragmento de proteína con el extremo carboxilo recién formado.

Isoenzimas