La quimotripsina ( EC 3.4.21.1 , quimotripsinas A y B, alfa-quimotripsina, avazyme, quimar, quimotest, enzeon, quimar, quimotrasa, alfa-quimiar, alfa-quimotripsina A, alfa-quimotripsina) es un componente enzimático digestivo del jugo pancreático. actuando en el duodeno , donde realiza la proteólisis , la degradación 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 hidrofóbico grande ( tirosina , triptófano yfenilalanina ). Estos aminoácidos contienen un anillo aromático en su cadena lateral que encaja en un bolsillo hidrofóbico (la posición S 1 ) de la enzima. Se activa en presencia de tripsina . La complementariedad hidrófoba y de forma entre la cadena lateral del sustrato peptídico P 1 y la cavidad de unión de la enzima S 1 explica la especificidad del sustrato de esta enzima. [3] [4] La quimotripsina también hidroliza otros enlaces amida en péptidos a velocidades más lentas, en particular los que contienen leucina y metionina en la posición P 1 .
Estructuralmente, es la estructura arquetípica de su superfamilia , el clan de proteasas PA .
La quimotripsina se sintetiza en el páncreas mediante la biosíntesis de proteínas como un precursor llamado quimotripsinógeno que es enzimáticamente inactivo. La tripsina activa el 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 oxianiónico" y el "bolsillo S1" hidrofóbico. Además, la quimotripsina induce su propia activación escindiendo en las posiciones 14-15, 146-147 y 148-149, produciendo α-quimotripsina (que es más activa y estable que la π-quimotripsina). [ cita requerida ] 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 el sistema digestivo de muchos organismos. Facilita la escisión de enlaces peptídicos mediante una reacción de hidrólisis que, a pesar de ser termodinámicamente favorable, se produce de forma extremadamente lenta en ausencia de un catalizador. Los principales sustratos de la quimotripsina son los enlaces peptídicos en los que el aminoácido N-terminal del enlace es un triptófano, tirosina, fenilalanina o leucina. Como muchas proteasas, la quimotripsina también hidroliza los enlaces amida in vitro , una virtud que permitió el uso de análogos de sustrato como N-acetil-L-fenilalanina p-nitrofenilamida para ensayos enzimáticos.
Mecanismo de escisión de enlaces peptídicos en α-quimotripsina
La quimotripsina escinde los enlaces peptídicos al atacar el grupo carbonilo no reactivo con un nucleófilo poderoso, el residuo de serina 195 ubicado en el sitio activo de la enzima, que se une brevemente covalentemente al sustrato, formando un intermedio 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 el estudio de la cinética de escisión del sustrato mencionado anteriormente, aprovechando el hecho de que el intermedio enzima-sustrato p -nitrofenolato tiene un color amarillo, lo que permite medir su concentración midiendo la absorbancia de la luz a 410 nm.
Se encontró que la reacción de la quimotripsina con su sustrato tenía lugar en dos etapas, una fase inicial de "explosión" al comienzo de la reacción y una fase de estado estacionario siguiendo la cinética de Michaelis-Menten . El modo de acción de la quimotripsina explica esto, ya que la hidrólisis se lleva a cabo en dos pasos. Primero, acilación del sustrato para formar un intermedio de acil-enzima, y luego desacilación para devolver la enzima a su estado original. Esto ocurre a través de la acción concertada de los residuos de tres aminoácidos en la tríada catalítica. [5] El hidrógeno del aspartato se une al hidrógeno N-δ de la histidina, lo que aumenta el pKa de su nitrógeno ε, lo que le permite desprotonar la serina. Esta desprotonación permite que la cadena lateral de la serina actúe como nucleófilo y se una al carbono carbonilo deficiente en electrones de la cadena principal de la proteína. La ionización del oxígeno del carbonilo se estabiliza mediante la formación de dos enlaces de hidrógeno con N-hidrógenos de la cadena principal adyacente. Esto ocurre en el agujero de oxianión. Esto forma un aducto tetraédrico y la rotura del enlace peptídico. Se forma un intermedio de acil-enzima, unido a la serina, y el extremo amino recién formado de la proteína escindida puede disociarse. En el segundo paso de reacción, una molécula de agua es activada por la histidina básica y actúa como nucleófilo. El oxígeno del agua ataca el carbono carbonilo del grupo acilo unido a serina, lo que da como resultado la formación de un segundo aducto tetraédrico, la regeneración del grupo -OH de serina y la liberación de un protón, así como el fragmento de proteína con el carboxilo recién formado. término [5]