stringtranslate.com

Quimotripsina

La quimotripsina ( EC 3.4.21.1, quimotripsinas A y B, alfa-quimar ophth, avazyme, chymar, chymotest, enzeon, quimar, quimotrasa, alfa-quimar, alfa-quimotripsina A, alfa-quimotripsina) es un componente enzimático digestivo del jugo pancreático que actúa en el duodeno , donde realiza la proteólisis , la descomposición de proteínas y polipéptidos. [2] La quimotripsina escinde preferentemente los enlaces amida peptídicos donde la cadena lateral del aminoácido N-terminal al enlace amida escindible (la posición P 1 ) es un aminoácido hidrófobo grande ( tirosina , triptófano y fenilalanina ). [3] Estos aminoácidos contienen un anillo aromático en su cadena lateral que encaja en un bolsillo hidrófobo (la posición S 1 ) de la enzima. Se activa en presencia de tripsina . La complementariedad hidrofóbica y de forma entre la cadena lateral del sustrato peptídico P1 y la cavidad de unión de la enzima S1 explica la especificidad del sustrato de esta enzima. [4] [5] La quimotripsina también hidroliza otros enlaces amida en péptidos a velocidades más lentas, particularmente aquellos que contienen leucina en la posición P1. [ 3]

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

Activación

La quimotripsina se sintetiza en el páncreas. Su precursor es el quimotripsinógeno . La tripsina activa al quimotripsinógeno al escindir 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 escindirse en las posiciones 14-15, 146-147 y 148-149, produciendo α-quimotripsina (que es más activa y estable que la π-quimotripsina). [6] La molécula resultante es una molécula de tres polipéptidos interconectados a través de enlaces disulfuro .

Mecanismo de acción y cinética

Intermediarios tetraédricos de la quimotripsina
Mecanismo molecular de la hidrólisis del enlace peptídico catalizada por quimotripsina . Un aspecto clave es el intermediario tetraédrico Tet 1.

In vivo , la quimotripsina es una enzima proteolítica ( serina proteasa ) que actúa en los sistemas digestivos de muchos organismos. Facilita la escisión de enlaces peptídicos mediante una reacción de hidrólisis , que a pesar de ser termodinámicamente favorable, ocurre de manera 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 un triptófano, tirosina, fenilalanina o leucina. Al igual que muchas proteasas, la quimotripsina también hidroliza enlaces amida in vitro , una virtud que permitió el uso de análogos de sustrato como la N-acetil-L-fenilalanina p-nitrofenil amida para ensayos enzimáticos.

La quimotripsina rompe los enlaces peptídicos atacando al grupo carbonilo no reactivo con un potente nucleófilo, el residuo de serina 195 situado en el sitio activo de la enzima, que se une brevemente de forma covalente 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 en el estudio de la cinética de ruptura del sustrato mencionado, aprovechando el hecho de que el intermediario enzima-sustrato p -nitrofenolato tiene un color amarillo, lo que permite medir su concentración midiendo la absorbancia de la luz a 410 nm.

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

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) [7] ha sido controvertida; [8] 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 actuando como base general (kH2O) en la formación de un intermedio tetraédrico, que se descompone para regenerar la fracción hidroxilo de serina, así como el fragmento de proteína con el extremo carboxilo recién formado.

Usos

Usos médicos

La quimotripsina se ha utilizado durante la cirugía de cataratas. [9] Se comercializó bajo la marca Zolyse. [10]

Isoenzimas

Véase también

Referencias

  1. ^ PDB : 1CHG ​; Freer ST, Kraut J, Robertus JD, Wright HT, Xuong NH (abril de 1970). "Quimotripsinógeno: estructura cristalina de 2,5 angstroms, comparación con alfa-quimotripsina e implicaciones para la activación del zimógeno". Bioquímica . 9 (9): 1997–2009. doi :10.1021/bi00811a022. PMID  5442169.
  2. ^ Wilcox PE (1970). "[5] Quimotripsinógenos: quimotripsinas". Quimotripsinógenos: quimotripsinas . Métodos en enzimología. Vol. 19. págs. 64–108. doi :10.1016/0076-6879(70)19007-0. ISBN 978-0-12-181881-4.
  3. ^ ab Cotten, Steven W. (1 de enero de 2020), Clarke, William; Marzinke, Mark A. (eds.), "Capítulo 33 - Evaluación de la función pancreática exocrina", Contemporary Practice in Clinical Chemistry (Cuarta edición) , Academic Press, págs. 573–585, ISBN 978-0-12-815499-1, consultado el 18 de marzo de 2023
  4. ^ Appel W (diciembre de 1986). "Quimotripsina: propiedades moleculares y catalíticas". Clin. Biochem . 19 (6): 317–22. doi :10.1016/S0009-9120(86)80002-9. PMID  3555886.
  5. ^ Berger A, Schechter I (febrero de 1970). "Mapeo del sitio activo de la papaína con la ayuda de sustratos peptídicos e inhibidores". Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci . 257 (813): 249–64. Bibcode :1970RSPTB.257..249B. doi : 10.1098/rstb.1970.0024 . PMID  4399049. S2CID  6877875.
  6. ^ Phillips, Jo (2019). Fundamentos de Enzimología . TECNOLOGÍA ED. pag. 117.ISBN 9781839471605.
  7. ^ Fersht, AR; Requena, Y. (1971). "Mecanismo de la hidrólisis de amidas catalizada por -quimotripsina. Dependencia del pH de kc y Km". J. Am. Chem. Soc . 93 (25): 7079–87. doi :10.1021/ja00754a066. PMID  5133099.
  8. ^ Zeeberg, B.; Caswell, M.; Caplow, M. (1973). "Sobre un cambio informado en el paso determinante de la velocidad en la catálisis de la quimotripsina". J. Am. Chem. Soc . 95 (8): 2734–5. doi :10.1021/ja00789a081. PMID  4694533.
  9. ^ REED H (abril de 1960). "Quimotripsina en la cirugía de cataratas". Revista de la Asociación Médica Canadiense . 82 (15): 767–70. PMC 1938008 . PMID  14436866. 
  10. ^ "Lista final de solicitudes retiradas de productos biológicos que fueron retiradas del Libro Naranja el 23-3-20 | FDA". www.fda.gov . Consultado el 5 de abril de 2024 .

Lectura adicional

Enlaces externos