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.
La quimotripsina se sintetiza en el páncreas. Su precursor es el quimotripsinógeno . La tripsina activa al quimotripsinógeno escindiendo 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 escindiéndose 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 mediante enlaces disulfuro .
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.
La quimotripsina se ha utilizado durante la cirugía de cataratas. [9] Se comercializó bajo la marca Zolyse. [10]
