I.U.B.: 3.4.21.1
C.A.S.: 9004-07-3

Enzimatikus reakció (a kép új ablakban nyílik meg)

A chymotrypsin egy szerin endopeptidáz, amelyet a hasnyálmirigy acinus sejtjei termelnek. A kimotripszin a kimotripszinogén tripszin általi proteolízise után aktiválódik. Míg a tripszin lizinnél és argininnél hidrolizál, addig a kimotripszin szelektíven hasítja az aromás maradékok (tirozin, fenilalanin és triptofán) által alkotott peptidkötéseket (Hedstrom és mtsai. 1992). A szarvasmarha hasnyálmirigyében a kimotripszin két uralkodó formája, az A és a B egyforma mennyiségben található meg. Ezek nagyon hasonló fehérjék (80%-ban azonosak), de jelentősen eltérő proteolitikus tulajdonságokkal rendelkeznek (Hartley 1964, Meloun et al. 1966, Smillie et al. 1968 és Gráf et al. 2004). Az alábbi információk elsősorban a kimotripszinogén és a kimotripszin A formájára vonatkoznak.

Történet:

Az 1900-as évek elején Vernon azt javasolta, hogy a hasnyálmirigy-készítmények saját enzimeinek intrinsikus aktivátorát adhatják (Vernon 1901). Vernon tejalvadási kísérletei megállapították, hogy legalább két enzim van jelen, és hogy az egyik stabilabb, mint a másik (Vernon 1902). Ez az elképzelés azonban csak 1934-ben vált széles körben elfogadottá, amikor Kunitz és Northrop megerősítette a tripszin mellett egy enzim jelenlétét, és elnevezte azt kimotripszinnek. Sikerült kristályosítaniuk a kimotripszint, valamint az inaktív prekurzort, a kimotripszinogént (Kunitz és Northrop 1934). Kunitz 1938-ban izolálta a kimotripszin különböző aktív formáit, amelyeket alfa, béta és gamma formában jelölt meg (Kunitz 1938).

Az 1940-es évek elején Fruton és Bergmann tovább tanulmányozta a kimotripszin specifitását, és több új szubsztrátról számolt be (Fruton és Bergmann 1942). Jacobsen hamarosan a kimotripszin további formáit azonosította, delta és pi néven jelölve őket (Jacobsen 1947). 1948-ban Schwert tovább jellemezte a kimotripszin és a kimotripszinogén molekulatömegét.

1954-ben Hartley és Kilby számolt be először az amid és észter szubsztrátokat hidrolizáló kimotripszin háromlépéses mechanizmusáról, feltételezve egy acil enzimintermedier jelenlétét, ami később be is igazolódott (Henderson 1970). 1955-ben Laskowski kapott egy második kristályos kimotripszinogént, amelyet kimotripszinogén B-nek nevezett el. 1964-ben Hartley meghatározta a kimotripszin A aminosav-szekvenciáját, amelyet később Meloun és munkatársai 1966-ban pontosítottak. 1968-ban Smillie és munkatársai meghatározták a kimotripszin B aminosavszekvenciáját, amely 80%-os szekvenciaazonosságot mutatott a kimotripszin A-val. Az 1970-es és 1980-as években a hatásmechanizmus jobb megértése, valamint a tripszin és a kimotripszin közötti aminosav-szekvenciák közötti különbségek azonosítása érdekében folytak kutatások (Steitz és munkatársai. 1969, Cohen és mtsai. 1981, Asbóth és Polgár 1983, valamint Gráf és mtsai. 1988).

Az 1990-es években a kimotripszint más forrásokból is tisztították, többek között atlanti tőkehalból (Ásgeirsson és Bjarnason 1991) és tevéből (Al-Ajlan és Bailey 1997). Megkezdődött az inhibitorok vizsgálata is (Baek és mtsai. 1990), Frigerio és mtsai. pedig 2,0 Å felbontásig feltárta a szarvasmarha kimotripszin kristályszerkezetét (Frigerio és mtsai. 1992).

A legújabb kutatások a kimotripszin összehajlását és denaturációját vizsgálták különböző koncentrációkban (Ghaouar és mtsai. 2010), a kimotripszin kölcsönhatását nanorészecskés szubsztrátokkal (You és mtsai. 2006 és Jordan et al. 2009), valamint a kimotripszin stabilitásának növelése PEG-molekulákhoz való konjugálással (Castellanos et al. 2005 és Rodríguez-Martínez et al. 2009).

Specifikusság:

A kimotripszin az arginin és izoleucin (R15 és I16) közötti kötés tripszin általi hasításával aktiválódik, ami szerkezeti módosulásokat és a szubsztrátkötő hely kialakulását okozza (Sears 2010). A kimotripszin abban különbözik a tripszintől, hogy a tripszin a peptideket arginin- és lizinmaradványoknál hasítja, míg a kimotripszin a nagy hidrofób maradékokat részesíti előnyben (Hedstrom és mtsai. 1992). A kimotripszin előnyben részesíti a tirozin, fenilalanin és triptofán L-izomerjeit tartalmazó peptidkötések hidrolízisét. Könnyen hat a fogékony aminosavak amidjaira és észtereire is. A kimotripszin nagy hidrofób maradékokra való specifitása a 189-től 195-ig, 214-től 220-ig és 225-től 228-ig terjedő maradékok által alkotott hidrofób S1 kötési tasakkal magyarázható (Cohen és mtsai. 1981).

Noha a tripszin és a kimotripszin S1-helyének szerkezete csak egy különbséget mutat (a 189. pozícióban), a tripszin és a kimotripszin helyirányított mutagenezisei nem cserélték fel a specifitásokat, ami arra utal, hogy nem teljesen ismert az a mechanizmus, amellyel a tripszin és a kimotripszin a szubsztrát-specifikus katalízist megvalósítja (Steitz et al. 1969, és Gráf et al. 1988).

Molekuláris jellemzők:

A és B kimotripszin 80%-os szekvenciaazonossággal rendelkezik (Hartley 1964, Meloun et al. 1966, Smillie et al. 1968, és Gráf et al. 2004). A katalitikus triád aminosavai (H57, D102 és S195) erősen konzerváltak az S1 család peptidázainak szekvenciáiban (Gráf et al. 2004). A 214-es pozícióban lévő szerin szintén erősen konzervált a családban, és a katalitikus triád negyedik tagjaként javasolták (Ohara et al. 1989, valamint McGrath et al. 1992).

összetétel:

A katalitikus triád három aminosavmaradványa (H57, D102 és S195) esszenciális a peptidkötés hasításához, és hidrogénkötésekkel stabilizálódik (Sears 2010, valamint Gráf et al. 2004). A G193 és az S195 alkotja az oxianion-lyukat, és kölcsönhatásba lép a szkizil peptidkötés karbonilcsoportjával, orientálva azt a tetraéderes intermedier kialakításához (Rühlmann és mtsai. 1973, Huber és Bode 1978, valamint Gráf és mtsai. 2004).

Protein Accession Number: P00766

CATH osztályozás (v. 3.3.0):

• osztály: Főleg béta
• Építészet: Béta hordó
• Topológia: Tripszinszerű szerin proteáz

Molekulatömeg:

• 25,6 kDa (Wilcox 1970)

Optimal pH: 7,8-8,0 (Rick 1974)

Isoelektromos pont:

• 8.52 (kimotripszinogén, elméleti)
• 8,33 (kimotripszin, elméleti)

Extinkciós együttható:

• 51,840 cm-1 M-1 (elméleti)
• E1%,280 = 20.19 (Kimotripszinogén, elméleti)
• E1%,280 = 20.57 (Chymotrypsin, elméleti)

Active Site Residues:

• Hisztidin (H57)
• Aspartát (D102)
• Serin (S195)

Aktivátorok:

• Cetyltributilammónium-bromid (Spreti et al. 2008)
• Dodecil-trimetilammónium-bromid (Abuin et al. 2005)
• Hexadeciltrimetilammónium-bromid (Celej et al. 2004)
• Tetrabutilammónium-bromid (Spreti et al. 2001)

Inhibitorok:

• Hidroxi-metil-pirrolok (Abell és Nabbs 2001)
• Boronsavak (Smoum et al. 2003)
• Courmarin származékok (Pochet et al. 2000)
• Peptidil-aldehidek (Lesner et al. 2009)
• Peptidek természetes forrásokból (Telang et al. 2009, Roussel et al. 2001 és Chopin et al. 2000)
• Nem természetes aminosavat tartalmazó peptidek (Legowska et al. 2009, és Wysocka et al. 2008)

Alkalmazások:

• Sorozatelemzés
• Peptidszintézis
• Peptidtérképezés
• Peptid-ujjlenyomat-elemzés