CHYMOTRYPSIN: KARAKTERISTIK, STRUKTUR, FUNGSI, MEKANISME KERJA - BIOLOGI - 2025

The kimotripsin adalah kedua yang paling protein pencernaan berlimpah disekresi oleh pankreas ke usus kecil. Ini adalah enzim yang termasuk dalam keluarga protease serin dan berspesialisasi dalam hidrolisis ikatan peptida antara asam amino seperti tirosin, fenilalanin, triptofan, metionin dan leusin yang ada dalam protein besar.

Nama "chymotrypsin" sebenarnya menyatukan sekelompok enzim yang diproduksi oleh pankreas dan secara aktif berpartisipasi dalam pencernaan protein pada hewan. Kata ini berasal dari tindakan mirip renin yang dimiliki enzim ini pada isi lambung atau "chyme".

Struktur chymotrypsin (Sumber: Pengguna: Mattyjenjen via Wikimedia Commons)

Meskipun tidak diketahui secara pasti seberapa luas distribusinya di kerajaan hewan, enzim ini dianggap ada setidaknya di semua chordata dan ada laporan keberadaannya di "filum yang lebih primitif" seperti artropoda. dan rongga usus.

Pada hewan yang memiliki pankreas, organ ini adalah tempat utama produksi kimotripsin, serta protease, penghambat enzim, dan prekursor atau zimogen lainnya.

Chymotrypsins adalah enzim yang paling banyak dipelajari dan dikarakterisasi terbaik, tidak hanya dalam hubungannya dengan biosintesisnya, tetapi juga aktivasi dari zymogen, sifat enzimatiknya, penghambatannya, karakteristik kinetik dan katalitiknya, dan struktur umumnya.

Karakteristik dan struktur

Kimotripsin adalah endopeptidase, yaitu protease yang menghidrolisis ikatan peptida asam amino dalam posisi "internal" protein lain; meskipun juga telah ditunjukkan bahwa mereka dapat menghidrolisis ester, amida dan arilamida, meskipun dengan selektivitas yang lebih rendah.

Mereka memiliki berat molekul rata-rata sekitar 25 kDa (245 asam amino) dan diproduksi dari prekursor yang dikenal sebagai chymotrypsinogens.

Dua jenis kimotripsinogen, A dan B, telah dimurnikan dari pankreas hewan sapi. Kimotripsinogen ketiga dijelaskan dalam model babi, kimotripsinogen C. Masing-masing dari tiga zimogen ini bertanggung jawab atas produksi kimotripsin A, B. dan C, masing-masing.

Chymotrypsin A terdiri dari tiga rantai polipeptida yang terhubung secara kovalen satu sama lain melalui jembatan atau ikatan disulfida antara residu sistein. Namun, penting untuk disebutkan bahwa banyak penulis menganggapnya sebagai enzim monomer (terdiri dari satu subunit).

Rantai ini menyusun struktur yang memiliki bentuk elipsoid, di mana gugus yang memiliki muatan elektromagnetik berada di permukaan (dengan pengecualian asam amino yang berperan dalam fungsi katalitik).

Chymotrypsins umumnya sangat aktif pada pH asam, meskipun Chymotrypsins yang telah dijelaskan dan dimurnikan dari serangga dan hewan non-vertebrata lainnya stabil pada pH 8-11 dan sangat tidak stabil pada pH rendah.

Fungsi chymotrypsin

Ketika eksokrin pankreas dirangsang, baik oleh hormon atau oleh impuls listrik, organ ini melepaskan butiran sekretorik yang kaya akan kimotripsinogen, yang, setelah mencapai usus kecil, dipotong oleh protease lain antara residu 15 dan 16 dan kemudian menjadi " diproses sendiri ”untuk menghasilkan protein yang sepenuhnya aktif.

Mungkin fungsi utama enzim ini adalah bertindak bersama dengan protease lain yang diekskresikan ke dalam sistem gastrointestinal untuk pencernaan atau degradasi protein yang dikonsumsi bersama makanan.

Produk proteolisis tersebut selanjutnya berfungsi sebagai sumber karbon dan energi melalui katabolisme asam amino atau dapat "didaur ulang" secara langsung untuk pembentukan protein seluler baru yang akan menggunakan berbagai fungsi dan beragam pada tingkat fisiologis.

Mekanisme aksi

Chymotrypsins mengerahkan aksinya hanya setelah diaktifkan, karena ini diproduksi sebagai bentuk "prekursor" (zymogens) yang disebut chymotrypsinogens.

Mekanisme reaksi chymotrypsin (Sumber: Hbf878 via Wikimedia Commons)

Latihan

Zimogen kimotripsin disintesis oleh sel asinar pankreas, setelah itu mereka bermigrasi dari retikulum endoplasma ke kompleks Golgi, di mana mereka dikemas dalam kompleks membran atau butiran sekretori.

Butiran ini menumpuk di ujung asini dan dilepaskan sebagai respons terhadap rangsangan hormonal atau impuls saraf.

Pengaktifan

Bergantung pada kondisi aktivasi, beberapa jenis kimotripsin dapat ditemukan, namun semuanya melibatkan "pembelahan" proteolitik dari ikatan peptida dalam zymogen, kimotripsinogen, suatu proses yang dikatalisis oleh enzim tripsin.

Reaksi aktivasi awalnya terdiri dari pemutusan ikatan peptida antara asam amino 15 dan 16 dari kimotripsinogen, yang dengannya π-kimotripsin terbentuk, yang mampu "memproses sendiri" dan menyelesaikan aktivasi dengan autokatalisis.

Tindakan enzim yang terakhir mendorong pembentukan peptida berikutnya yang dihubungkan oleh ikatan disulfida dan ini dikenal sebagai rantai A (dari daerah terminal-N dan residu 1-14), rantai B (residu 16 hingga 146) dan rantai C (wilayah terminal C, dimulai dengan residu 149).

Bagian yang sesuai dengan residu 14-15 dan 147-148 (dua dipeptida) tidak memiliki fungsi katalitik dan terlepas dari struktur utama.

Aktivitas katalitik

Kimotripsin bertanggung jawab untuk menghidrolisis ikatan peptida, terutama menyerang bagian karboksilat dari asam amino yang memiliki gugus samping aromatik, yaitu asam amino seperti tirosin, triptofan dan fenilalanin.

Serin (Ser 195) di dalam situs aktif (Gly-Asp-Ser-Gly-Glu-Ala-Val) dari jenis enzim ini mungkin merupakan residu paling penting untuk fungsinya. Mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut:

- Chymotrypsin awalnya dalam bentuk "bebas substrat", di mana "triad" katalitik terdiri dari kelompok karboksil samping dari residu aspartat (102), cincin imidazol dari residu histidin (57) dan sisi gugus hidroksil dari serine (195).

- Substrat bertemu dengan enzim dan mengikatnya untuk membentuk kompleks enzim-substrat reversibel yang khas (menurut model mycaelian), di mana "triad" katalitik memfasilitasi serangan nukleofilik dengan mengaktifkan gugus hidroksil dari residu serin.

- Titik kunci dari mekanisme reaksi terdiri dari pembentukan ikatan parsial, yang menghasilkan polarisasi gugus hidroksil, yang cukup untuk mempercepat reaksi.

- Setelah serangan nukleofilik, gugus karboksil menjadi perantara oksanion tetrahedral, yang distabilkan oleh dua ikatan hidrogen yang dibentuk oleh gugus N dan H dari residu Gly 193 dan Ser 195.

- Oksanion secara spontan "mengatur ulang" dan membentuk perantara enzim yang telah ditambahkan gugus asil (enzim terasilasi).

- Reaksi berlanjut dengan masuknya molekul air ke situs aktif, molekul yang mendorong serangan nukleofilik baru yang menghasilkan pembentukan zat antara tetrahedral kedua yang juga distabilkan oleh ikatan hidrogen.

- Reaksi berakhir ketika zat antara kedua ini menata kembali dan membentuk kompleks mikaelian substrat enzim lagi, di mana situs aktif enzim ditempati oleh produk yang mengandung gugus karboksil.

Referensi

1. Appel, W. (1986). Chymotrypsin: sifat molekuler dan katalitik. Biokimia klinis, 19 (6), 317-322.
2. Bender, ML, Killheffer, JV, & Cohen, S. (1973). Chymotrypsin. Ulasan kritis CRC dalam biokimia, 1 (2), 149-199.
3. Pukulan, DM (1971). 6 Struktur Chymotrypsin. Dalam Enzim (Vol. 3, hlm. 185-212). Pers Akademik.
4. Pukulan, DM (1976). Struktur dan mekanisme kimotripsin. Akun penelitian kimia, 9 (4), 145-152.
5. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
6. Polgár, L. (2013). Mekanisme katalitik peptidase serin dan treonin. Dalam Buku Pegangan Enzim Proteolitik (hlm. 2524-2534). Elsevier Ltd.
7. Westheimer, FH (1957). Hipotesis untuk mekanisme kerja kimotripsin. Prosiding National Academy of Sciences of the United States of America, 43 (11), 969.