キモトリプシンは、小腸の中に膵臓から分泌される二番目に多い消化タンパク質です。これはセリンプロテアーゼのファミリーに属する酵素であり、大きなタンパク質に存在するチロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、メチオニン、ロイシンなどのアミノ酸間のペプチド結合の加水分解を専門としています。
「キモトリプシン」という名前は、実際には、膵臓によって生成され、動物のタンパク質の腸管消化に積極的に関与する酵素のグループをまとめたものです。この言葉は、この酵素が胃内容物または「チャイム」に対して持つレニンのような作用に由来しています。
キモトリプシン構造（情報源：ユーザー：Wikimedia Commons経由のMattyjenjen）
動物界での分布の幅は正確にはわかっていませんが、これらの酵素は少なくともすべての脊索動物に存在すると考えられており、節足動物などの「より原始的な門」に存在するとの報告があります。そして腔腸動物のそれ。
膵臓を持つ動物では、この臓器はキモトリプシン産生の主要な部位であり、他のプロテアーゼ、酵素阻害剤、前駆体またはチモーゲンも含まれます。
キモトリプシンは、生合成だけでなく、チモーゲンからの活性化、酵素の特性、阻害、速度論的および触媒的特性、および一般的な構造に関しても、最も研究され特徴付けられている酵素です。
特徴と構造
キモトリプシンはエンドペプチダーゼです。つまり、他のタンパク質の「内部」位置にあるアミノ酸のペプチド結合を加水分解するプロテアーゼです。選択性は低いですが、エステル、アミド、アリールアミドを加水分解できることも示されています。
それらは約25 kDa（245アミノ酸）の平均分子量を持ち、キモトリプシノーゲンとして知られている前駆体から生成されます。
2つのタイプのキモトリプシノーゲン、AおよびBがウシの膵臓から精製されました。3番目のキモトリプシノーゲンは、ブタモデルのキモトリプシノーゲンCで記述されていました。これら3つのチモーゲンのそれぞれが、キモトリプシンA、Bの生産に関与しています。およびC。
キモトリプシンAは、システイン残基間のブリッジまたはジスルフィド結合を介して互いに共有結合された3つのポリペプチド鎖で構成されています。ただし、多くの著者がそれを単量体酵素（単一のサブユニットで構成される）と見なしていることを言及することが重要です。
これらの鎖は、楕円形の構造を構成します。この構造では、電磁電荷を持つグループが表面に向かって配置されています（触媒機能に関与するアミノ酸を除く）。
キモトリプシンは一般に酸性pHで非常に活性ですが、昆虫や他の非脊椎動物から説明および精製されたものはpH 8-11で安定しており、低いpHでは非常に不安定です。
キモトリプシン機能
外分泌膵臓がホルモンまたは電気インパルスによって刺激されると、この臓器はキモトリプシノーゲンに富んだ分泌顆粒を放出し、小腸に到達すると、残基15と16の間の別のプロテアーゼによって切断され、その後 "自己処理」により、完全に活性なタンパク質が得られます。
おそらく、この酵素の主な機能は、消化管系に排泄される他のプロテアーゼと協調して作用し、食物とともに消費されるタンパク質を消化または分解することです。
前記タンパク質分解の産物は、その後、アミノ酸の異化作用を通じて炭素およびエネルギー源として機能するか、または生理学的レベルで複数の多様な機能を発揮する新しい細胞タンパク質の形成のために直接「リサイクル」することができる。
作用機序
キモトリプシンは、キモトリプシノーゲンと呼ばれる「前駆体」形態（酵素原）として生成されるため、活性化された後にのみ作用を発揮します。
キモトリプシン反応メカニズム（出典：Wikimedia Commons経由のHbf878）
トレーニング
キモトリプシンチモーゲンは膵臓の腺房細胞によって合成され、その後、小胞体からゴルジ複合体に移動し、そこで膜複合体または分泌顆粒内にパッケージされます。
これらの顆粒は、腺房の端に蓄積し、ホルモン刺激または神経インパルスに応答して放出されます。
アクティベーション
活性化条件に応じて、いくつかのタイプのキモトリプシンが見られますが、それらはすべて、酵素トリプシンによって触媒されるプロセスであるチモーゲン、キモトリプシノーゲンにおけるペプチド結合のタンパク質分解「切断」を伴います。
活性化反応は、最初はキモトリプシノーゲンのアミノ酸15と16の間のペプチド結合の開裂で構成されます。これにより、π-キモトリプシンが形成され、「自己プロセッシング」と自己触媒作用による活性化を完了できます。
後者の酵素の作用は、ジスルフィド結合によってリンクされた後続のペプチドの形成を促進し、これらはチェーンA（N末端領域と残基1-14から）、チェーンB（残基16から146）として知られています。 C鎖（149残基から始まるC末端領域）。
残基14-15および147-148（2つのジペプチド）に対応する部分には触媒機能がなく、主構造から分離されています。
触媒活性
キモトリプシンはペプチド結合を加水分解し、主に芳香族側基を持つアミノ酸、すなわちチロシン、トリプトファン、フェニルアラニンなどのアミノ酸のカルボン酸部分を攻撃します。
このタイプの酵素の活性部位（Gly-Asp-Ser-Gly-Glu-Ala-Val）内のセリン（Ser 195）は、おそらくその機能にとって最も重要な残基です。反応メカニズムは次のとおりです。
-キモトリプシンは、最初は「基質を含まない」形で、触媒の「トライアド」はアスパラギン酸残基の側鎖カルボキシル基（102）、ヒスチジン残基のイミダゾール環（57）、およびセリンの側ヒドロキシル基（195）。
-基質は酵素に出会い、結合して典型的な可逆的酵素-基質複合体を形成します（マイケルモデルによる）。ここで、触媒「トライアド」はセリン残基のヒドロキシル基を活性化することにより求核攻撃を促進します。
-反応メカニズムの要点は、部分結合の形成にあり、これにより、反応を加速するのに十分な水酸基の分極が生じます。
-求核攻撃後、カルボキシル基は四面体オキシアニオン中間体となり、Gly 193およびSer 195の残基のNおよびH基によって形成される2つの水素結合によって安定化されます。
-オキシアニオンは自発的に「再配列」し、アシル基（アシル化酵素）が付加された酵素中間体が形成されます。
-反応は水分子の活性部位への進入で続きます。これは、新しい求核攻撃を促進する分子であり、水素結合によっても安定化される2番目の四面体中間体の形成をもたらします。
-この2番目の中間体が再配置されて酵素-基質ミカエル複合体が再び形成されると、反応は終了します。ここで、酵素の活性部位は、カルボキシル基を含む生成物で占められます。
参考文献
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