Трипсин - Википедия - Trypsin
| Трипсин | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Трипсин | ||||||||
| Pfam | PF00089 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR001254 | ||||||||
| УМНАЯ | SM00020 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00124 | ||||||||
| МЕРОПЫ | S1 | ||||||||
| SCOP2 | 1c2g / Объем / СУПФАМ | ||||||||
| CDD | cd00190 | ||||||||
| |||||||||
Трипсин (EC 3.4.21.4 ) это сериновая протеаза от Клан ПА надсемейство, найденное в пищеварительная система из многих позвоночные, где это гидролизует белки.[2][3] Трипсин образуется в тонкий кишечник когда это профермент форма, трипсиноген произведенный поджелудочная железа, активирован. Порезы трипсином пептид сети в основном на карбоксил сторона аминокислоты лизин или же аргинин. Он используется для множества биотехнологический процессы. Этот процесс обычно называют трипсином. протеолиз или же трипсинизация и белки, которые были переварены / обработаны трипсином, считаются трипсинизированными.[4] Трипсин был открыт в 1876 г. Вильгельм Кюне и был назван из Древнегреческий слово для растирания, так как оно было впервые выделено путем растирания поджелудочной железы глицерин.[5]
Функция
в двенадцатиперстная кишка, трипсин катализирует то гидролиз из пептидные связи, расщепляя белки на более мелкие пептиды. Затем пептидные продукты далее гидролизуются до аминокислот с помощью других протеаз, делая их доступными для всасывания в кровоток. Триптическое переваривание является необходимым этапом всасывания протеина, поскольку протеины, как правило, слишком велики, чтобы всасываться через слизистую оболочку. тонкий кишечник.[6]
Трипсин вырабатывается в поджелудочной железе в виде неактивного зимогенного трипсиногена. Когда поджелудочная железа стимулируется холецистокинин, затем секретируется в первую часть тонкой кишки ( двенадцатиперстная кишка ) через панкреатический проток. Попадая в тонкий кишечник, фермент энтеропептидаза активирует трипсиноген в трипсин путем протеолитическое расщепление.
Механизм
Ферментативный механизм аналогичен механизму других сериновых протеаз. Эти ферменты содержат каталитическая триада состоящий из гистидин -57, аспартат -102, и серин -195.[7] Эта каталитическая триада ранее называлась системой реле заряда, подразумевая отрыв протонов от серина к гистидину и от гистидина к аспартату, но благодаря данным ЯМР полученная в результате алкоксидная форма серина будет иметь гораздо более сильное притяжение к протону, чем Существует ли имидазольное кольцо гистидина, согласно современным представлениям, вместо этого серин и гистидин имеют фактически равную долю протона, образуя короткие водородные связи с низким барьером вместе с тем.[8][страница нужна ] Таким образом, нуклеофильность из активный сайт серин повышен, что облегчает его атаку на амидный углерод во время протеолиза. Ферментативная реакция, которую катализирует трипсин, - это термодинамически благоприятен, но требует значительных энергия активации (это "кинетически неблагоприятный »). Кроме того, трипсин содержит« оксианионную дыру », образованную атомами водорода амида основной цепи Gly-193 и Ser-195, которые за счет образования водородных связей стабилизируют отрицательный заряд, который накапливается на амидном кислороде после нуклеофильной атаки на планарную поверхность. амид углерода сериновым кислородом заставляет этот углерод принимать тетраэдрическую геометрию. Такая стабилизация этого тетраэдрического промежуточного соединения помогает снизить энергетический барьер его образования и сопровождается понижением свободной энергии переходного состояния. Предпочтительное связывание переходного состояния состояние - ключевая особенность химии ферментов.
Отрицательный остаток аспартата (Asp 189), расположенный в каталитическом кармане (S1) трипсина, отвечает за привлечение и стабилизацию положительно заряженного лизина и / или аргинина и, таким образом, отвечает за специфичность фермента. Это означает, что трипсин преимущественно расщепляет белки на карбоксил сторона (или "C-терминал сторона ") аминокислоты лизин и аргинин, кроме случаев, когда любой из них связан с C-концом пролин,[9] хотя данные крупномасштабной масс-спектрометрии показывают, что расщепление происходит даже с пролином.[10] Трипсин считается эндопептидаза, т.е. расщепление происходит внутри полипептидной цепи, а не на концевых аминокислотах, расположенных на концах полипептиды.
Характеристики
Человеческий трипсин имеет оптимальную Рабочая Температура около 37 ° C.[11] Напротив, Атлантическая треска имеет несколько типов трипсинов для пойкилотерм рыба выживает при разной температуре тела. Трипсины трески включают трипсин I с диапазоном активности от 4 до 65 ° C (от 40 до 150 ° F) и максимальной активностью при 55 ° C (130 ° F), а также трипсин Y с диапазоном активности от 2 до 30 ° C ( От 36 до 86 ° F) и максимальной активности при 21 ° C (70 ° F).[12]
Как белок, трипсин имеет различную молекулярную массу в зависимости от источника. Например, для трипсина из коровьего и свиного происхождения сообщается молекулярная масса 23,3 кДа.
На активность трипсина не влияет ингибитор фермента тозил фенилаланил хлорметилкетон, TPCK, что деактивирует химотрипсин.
Трипсин следует хранить при очень низких температурах (от -20 до -80 ° C), чтобы предотвратить автолиз, чему также может препятствовать хранение трипсина при pH 3 или использование трипсина, модифицированного восстановительное метилирование. Когда pH снова устанавливается на pH 8, активность возвращается.
Изоферменты
Эти гены человека кодируют белки с ферментативной активностью трипсина:
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Другой изоформы трипсина также можно найти в других организмах.
Клиническое значение
Активация трипсина в результате протеолитического расщепления трипсиногена в поджелудочной железе может привести к ряду событий, которые вызывают самопереваривание поджелудочной железы, что приводит к панкреатит. Одно из последствий аутосомно-рецессивного заболевания кистозный фиброз дефицит транспорта трипсина и других пищеварительных ферментов из поджелудочной железы. Это приводит к расстройству, названному кишечная непроходимость мекония, который включает непроходимость кишечника (кишечная непроходимость ) из-за слишком толстой меконий, который обычно расщепляется трипсином и другими протеазами, а затем выводится с калом.[13]
Приложения
Трипсин доступен в большом количестве в поджелудочной железе, и его довольно легко очистить. Следовательно, он широко используется в различных биотехнологических процессах.
В культура ткани lab, трипсин используется для ресуспендирования клеток, прилипших к стенке чашки для культивирования клеток в процессе сбора клеток.[14] Некоторые типы клеток прилипают к бокам и дну чашки при культивировании. in vitro. Трипсин используется для расщепления белков, удерживающих культивируемые клетки на чашке, чтобы клетки можно было удалить с чашки.
Трипсин также можно использовать для диссоциации рассеченных клеток (например, перед фиксацией и сортировкой клеток).
Трипсин можно использовать для расщепления казеин в грудном молоке. Если трипсин добавить к раствору сухого молока, расщепление казеина приведет к тому, что молоко станет полупрозрачный. Скорость реакции можно измерить, используя количество времени, необходимое для того, чтобы молоко стало полупрозрачным.
Трипсин обычно используется в биологических исследованиях во время протеомика эксперименты по перевариванию белков в пептиды для масс-спектрометрического анализа, например переваривание в геле. Трипсин особенно подходит для этого, поскольку он имеет очень четко определенную специфичность, поскольку он гидролизует только пептидные связи, в которых карбонильная группа представлена остатком аргинина или лизина.
Трипсин также можно использовать для растворения тромбов в его микробной форме и лечения воспаления в форме поджелудочной железы.
В ветеринарии трипсин является ингредиентом спреев для ран, таких как Debrisol, для растворения мертвых тканей и гноя в ранах лошадей, крупного рогатого скота, собак и кошек.[15]
В еде
Коммерческие препараты протеаз обычно состоят из смеси различных ферментов протеаз, которые часто включают трипсин. Эти препараты широко используются в пищевой промышленности:[16]
- как пекарский фермент для улучшения развариваемости теста
- при экстракции приправ и ароматизаторов из растительных или животных белков и при производстве соусов
- для контроля образования аромата в сыре и молочных продуктах
- для улучшения текстуры рыбных продуктов
- размягчить мясо
- при холодной стабилизации пива
- в производстве гипоаллергенный пища, в которой протеазы расщепляют специфические аллергенный белки в неаллергенные пептиды, например, протеазы используются для производства гипоаллергенного детского питания из коровьего молока, тем самым снижая риск развития младенцев. аллергия на молоко.
Ингибитор трипсина
Чтобы предотвратить действие активного трипсина в поджелудочной железе, которое может сильно повредить, ингибиторы, такие как БПТИ и SPINK1 в поджелудочной железе и α1-антитрипсин в сыворотке присутствуют как часть защиты от неправильной активации. Любой трипсин, преждевременно образованный из неактивного трипсиногена, затем связывается ингибитором. Белок-белковое взаимодействие между трипсином и его ингибиторами является одним из самых тесных, и трипсин связывается некоторыми из его ингибиторов поджелудочной железы почти необратимо.[17] В отличие от почти всех известных белковых ансамблей, некоторые комплексы трипсина, связанные его ингибиторами, не диссоциируют легко после обработки 8М мочевиной.[18]
Смотрите также
Биологический портал
Биологический порталРекомендации
- ^ PDB: 1UTN; Лейрос Х. К., Брандсдал Б. О., Андерсен О. А., Ос В., Лейрос И., Хелланд Р. и др. (Апрель 2004 г.). «Специфичность трипсина, подтвержденная расчетами LIE, рентгеновскими структурами и измерениями констант ассоциации». Белковая наука. 13 (4): 1056–70. Дои:10.1110 / пс 03498604. ЧВК 2280040. PMID 15044735.
- ^ Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж. (1994). «Семейства сериновых пептидаз». Методы в энзимологии. 244: 19–61. Дои:10.1016/0076-6879(94)44004-2. ISBN 978-0-12-182145-6. ЧВК 7133253. PMID 7845208.
- ^ Немецкий физиолог Вильгельм Кюне (1837-1900) открыл трипсин в 1876 году. Кюне W (1877 г.). «Убер дас трипсин (фермент панкреас)». Verhandlungen des Naturhistorisch-medicinischen Vereins zu Heidelberg. новая серия. 1 (3): 194–198 - через Google Книги.
- ^ Энгелькинг Л.Р. (01.01.2015). «Глава 7 - Переваривание белков». Учебник ветеринарной физиологической химии (Третье изд.). Бостон: Academic Press. С. 39–44. Дои:10.1016 / B978-0-12-391909-0.50007-4. ISBN 978-0-12-391909-0.
- ^ Кюне W (6 марта 1876 г.). «Убер дас трипсин (фермент панкреас)» [О трипсине (ферменте поджелудочной железы)]. В Naturhistorisch-medizinischen Verein (ред.). Verhandlungen des Naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg [Переговоры Медицинской ассоциации естествознания в Гейдельберге] (на немецком). Гейдельберг, Германия: Universitätsbuchhandlung Карла Винтера (опубликовано в 1877 г.). С. 194–8 - через Archive.org.
- ^ «Переваривание белков». Элективный курс (Клиническая биохимия). Тернопольский национальный медицинский университет. 14 июля 2015 г.. Получено 11 апреля, 2020.
- ^ Polgár L (октябрь 2005 г.). «Каталитическая триада сериновых пептидаз». Клеточные и молекулярные науки о жизни. 62 (19–20): 2161–72. Дои:10.1007 / s00018-005-5160-х. PMID 16003488. S2CID 3343824.
- ^ Воет Д., Воет Дж. Г. (2011). Биохимия (4-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья. ISBN 9780470570951. OCLC 690489261.
- ^ «Классификация модифицированного трипсина» (PDF). www.promega.com. 2007-04-01. Получено 2009-02-08.
- ^ Родригес Дж., Гупта Н., Смит Р. Д., Певзнер П. А. (январь 2008 г.). «Режет ли трипсин раньше пролина?» (PDF). Журнал протеомных исследований. 7 (1): 300–5. CiteSeerX 10.1.1.163.4052. Дои:10.1021 / pr0705035. PMID 18067249.
- ^ Chelulei Cheison S, Brand J, Leeb E, Kulozik U (март 2011 г.). «Анализ влияния изменений температуры в сочетании с различным щелочным pH на картину гидролиза β-лактоглобулина трипсином с использованием MALDI-TOF-MS / MS». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии. 59 (5): 1572–81. Дои:10.1021 / jf1039876. PMID 21319805.
- ^ Gudmundsdóttir A, Pálsdóttir HM (2005). «Трипсины атлантической трески: от фундаментальных исследований к практическому применению». Морская биотехнология. 7 (2): 77–88. Дои:10.1007 / s10126-004-0061-9. PMID 15759084. S2CID 42480996.
- ^ Noone PG, Zhou Z, Silverman LM, Jowell PS, Knowles MR, Cohn JA (декабрь 2001 г.). «Мутации гена муковисцидоза и риск панкреатита: связь с транспортом эпителиальных ионов и мутациями гена ингибитора трипсина». Гастроэнтерология. 121 (6): 1310–9. Дои:10.1053 / gast.2001.29673. PMID 11729110.
- ^ «Трипсин-ЭДТА (0,25%)». Технологии стволовых клеток. Получено 2012-02-23.
- ^ «Дебризоль». наркотики.com.
- ^ «Протеаза - База данных ГМО». ГМО Компас. Евросоюз. 2010-07-10. Архивировано из оригинал на 2015-02-24. Получено 2012-01-01.
- ^ Воет Д., Воет Дж. Г. (1995). Биохимия (2-е изд.). Джон Вили и сыновья. стр.396–400. ISBN 978-0-471-58651-7.
- ^ Левилье Н., Перон М., Аррио Б., Пудлес Дж. (Октябрь 1970 г.). «О механизме действия протеолитических ингибиторов. IV. Влияние 8 М мочевины на стабильность трипсина в комплексах трипсин-ингибитор». Архивы биохимии и биофизики. 140 (2): 474–83. Дои:10.1016/0003-9861(70)90091-3. PMID 5528741.
дальнейшее чтение
- Brosens JJ, Salker MS, Teklenburg G, Nautiyal J, Salter S, Lucas ES и др. (Февраль 2014). «Маточный отбор человеческих эмбрионов при имплантации». Научные отчеты. 4: 3894. Bibcode:2014НатСР ... 4Э3894Б. Дои:10.1038 / srep03894. ЧВК 3915549. PMID 24503642. Артикульный номер 3894. Получено 15 марта 2019. Статья о роли трипсина в имплантации человеческих эмбрионов.
внешняя ссылка
- В МЕРОПЫ онлайн-база данных пептидаз и их ингибиторов: Трипсин 1 S01.151, Трипсин 2 S01.258, Трипсин 3 S01.174
- Ингибиторы трипсина и Метод определения трипсина в Сигма-Олдрич
- Трипсин в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)