Loading article…
キモトリプシン（EC 3.4.21.1、キモトリプシンAおよびB、アルファキマールオプス、アバザイム、キマール、キモテスト、エンゼオン、キマール、キモトラーゼ、アルファキマール、アルファキモトリプシンA、アルファキモトリプシン）は、膵液の消化酵素成分であり、十二指腸で作用し、タンパク質およびポリペプチドの分解であるタンパク質分解を行います。 [ 2 ]キモトリプシンは、切断されるアミド結合のN末端側のアミノ酸の側鎖（P1位置）が大きな疎水性アミノ酸（チロシン、トリプトファン、フェニルアラニン）であるペプチドアミド結合を優先的に切断します。[ 3 ]これらのアミノ酸は、側鎖に芳香環を持ち、それが酵素の疎水性ポケット（S 1位置）に収まります。トリプシンの存在下で活性化されます。ペプチド基質P 1側鎖と酵素 S 1結合空洞との間の疎水性と形状の相補性が、この酵素の基質特異性の原因となっています。[ 4 ] [ 5 ]キモトリプシンは、特にP 1 位置にロイシンを 含むペプチド中の他のアミド結合も、より遅い速度で加水分解します。[ 3 ]
構造的には、それはそのスーパーファミリーであるPAプロテアーゼ群の典型的な構造である。
キモトリプシンは膵臓で合成される。その前駆体はキモトリプシノーゲンである。トリプシンは、Arg15 – Ile16 の位置でペプチド結合を切断することによりキモトリプシノーゲンを活性化し、π-キモトリプシンを生成する。次に、Ile16 残基のアミノ基 (-NH 3 + ) が Asp194 の側鎖と相互作用し、「オキシアニオンホール」と疎水性の「S1 ポケット」を生成する。さらに、キモトリプシンは、14–15、146–147、および 148–149 の位置で切断することにより、自身の活性化を誘導し、α-キモトリプシン (π-キモトリプシンよりも活性が高く安定している) を生成する。[ 6 ]結果として得られる分子は、ジスルフィド結合を介して相互接続された 3 つのポリペプチド分子である。
生体内では、キモトリプシンは多くの生物の消化器系で作用するタンパク質分解酵素（セリンプロテアーゼ）です。キモトリプシンは加水分解反応によってペプチド結合の切断を促進しますが、この反応は熱力学的に有利であるにもかかわらず、触媒がないと非常にゆっくりと進行します。キモトリプシンの主な基質は、結合のN末端側のアミノ酸がトリプトファン、チロシン、フェニルアラニン、またはロイシンであるペプチド結合です。多くのプロテアーゼと同様に、キモトリプシンは試験管内でアミド結合も加水分解します。この性質により、N-アセチル-L-フェニルアラニンp-ニトロフェニルアミドなどの基質アナログを酵素アッセイに用いることが可能になりました。
キモトリプシンは、酵素の活性部位にあるセリン195残基という強力な求核剤で不活性なカルボニル基を攻撃することによりペプチド結合を切断します。このセリン195残基は一時的に基質と共有結合し、酵素-基質中間体を形成します。このセリン残基は、ヒスチジン57およびアスパラギン酸102とともに、活性部位の触媒三残基を構成します。これらの知見は、阻害アッセイと前述の基質の切断速度論の研究に基づいています。酵素-基質中間体であるp-ニトロフェノラートは黄色であるため、410 nmにおける吸光度を測定することでその濃度を測定できます 。
キモトリプシンによるタンパク質基質（赤色）の加水分解は、2段階で触媒される。まず、Ser-195の求核性は、一般塩基触媒作用によって増強される。この触媒作用では、セリンのヒドロキシル基のプロトンが、タンパク質基質の主鎖の電子不足のカルボニル炭素への攻撃中に、His-57のイミダゾール部分へ移動する（k1段階）。これは、触媒三残基の3つのアミノ酸残基の協調作用によって起こる。生成した四面体中間体の負電荷の蓄積は、酵素の活性部位のオキシアニオンホールにおいて、隣接する主鎖アミド水素との2つの水素結合の形成によって安定化される。
k1ステップで形成されるHis-57イミダゾリウム部分は、k-1反応の一般酸触媒である。しかし、k2反応（Tet2）[ 7 ]の同様の一般酸触媒作用の証拠は議論の的となっている。 [ 8 ]明らかに水がアミン脱離基にプロトンを提供する。
Tet1の分解（k3経由）によりアシル酵素が生成され、これはHis-57が一般塩基（kH2O）として作用して加水分解され、四面体中間体が形成されます。この中間体は分解してセリンヒドロキシル部分と新たに形成されたカルボキシル末端を持つタンパク質断片を再生します。