Tripsina - Trypsin
tripsina | |||||||||
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Identificatori | |||||||||
Simbolo | tripsina | ||||||||
Pfam | PF00089 | ||||||||
InterPro | IPR001254 | ||||||||
ACCORTO | SM00020 | ||||||||
PROSITO | PDOC00124 | ||||||||
MEROPS | S1 | ||||||||
SCOP2 | 1c2g / SCOPE / SUPFAM | ||||||||
CDD | cd00190 | ||||||||
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La tripsina ( EC 3.4.21.4 ) è una serina proteasi della superfamiglia del clan PA , presente nell'apparato digerente di molti vertebrati , dove idrolizza le proteine . La tripsina si forma nell'intestino tenue quando viene attivata la sua forma proenzimatica , il tripsinogeno prodotto dal pancreas . La tripsina taglia le catene peptidiche principalmente sul lato carbossilico degli amminoacidi lisina o arginina . Viene utilizzato per numerosi processi biotecnologici . Il processo è comunemente indicato come proteolisi della tripsina o tripsinizzazione e si dice che le proteine che sono state digerite/trattate con la tripsina siano state tripsinizzate. La tripsina fu scoperta nel 1876 da Wilhelm Kühne e prese il nome dall'antica parola greca per sfregamento poiché fu isolata per la prima volta strofinando il pancreas con glicerina .
tripsina | |||||||||
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Identificatori | |||||||||
CE n. | 3.4.21.4 | ||||||||
CAS n. | 9002-07-7 | ||||||||
Banche dati | |||||||||
IntEnz | Vista IntEnz | ||||||||
BRENDA | Ingresso BRENDA | ||||||||
ExPASy | NiceZyme view | ||||||||
KEGG | Ingresso KEGG | ||||||||
MetaCyc | passaggio metabolico | ||||||||
PRIAM | profilo | ||||||||
Strutture PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
Ontologia genica | AmiGO / QuickGO | ||||||||
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Funzione
Nel duodeno , la tripsina catalizza l' idrolisi dei legami peptidici , scomponendo le proteine in peptidi più piccoli. I prodotti peptidici vengono quindi ulteriormente idrolizzati in amminoacidi tramite altre proteasi, rendendoli disponibili per l'assorbimento nel flusso sanguigno. La digestione triptica è un passaggio necessario nell'assorbimento delle proteine, poiché le proteine sono generalmente troppo grandi per essere assorbite attraverso il rivestimento dell'intestino tenue .
La tripsina è prodotta come tripsinogeno zimogeno inattivo nel pancreas. Quando il pancreas è stimolato dalla colecistochinina , viene poi secreto nella prima parte dell'intestino tenue (il duodeno ) attraverso il dotto pancreatico . Una volta nell'intestino tenue, l'enzima enteropeptidasi attiva il tripsinogeno in tripsina mediante scissione proteolitica .
Meccanismo
Il meccanismo enzimatico è simile a quello di altre serina proteasi. Questi enzimi contengono una triade catalitica costituita da istidina -57, aspartato -102 e serina -195. Questa triade catalitica era precedentemente chiamata sistema a relè di carica, implicando l'astrazione di protoni dalla serina all'istidina e dall'istidina all'aspartato, ma a causa dell'evidenza fornita dalla NMR che la risultante forma alcossido di serina avrebbe un'attrazione molto più forte sul protone rispetto a fa l'anello imidazolico dell'istidina, il pensiero corrente sostiene invece che la serina e l'istidina abbiano ciascuna una quota effettivamente uguale del protone, formando con essi brevi legami idrogeno a bassa barriera . In questo modo viene aumentata la nucleofilia del sito attivo serina, facilitando il suo attacco al carbonio ammidico durante la proteolisi. La reazione enzimatica catalizzata dalla tripsina è termodinamicamente favorevole, ma richiede una notevole energia di attivazione (è " cineticamente sfavorevole"). Inoltre, la tripsina contiene un "buco ossianionico" formato dagli atomi di idrogeno ammidico dello scheletro di Gly-193 e Ser-195, che attraverso il legame idrogeno stabilizzano la carica negativa che si accumula sull'ossigeno ammidico dopo l'attacco nucleofilo al carbonio ammidico planare da parte del serina ossigeno fa sì che il carbonio assuma una geometria tetraedrica. Tale stabilizzazione di questo intermedio tetraedrico aiuta a ridurre la barriera energetica della sua formazione ed è concomitante con un abbassamento dell'energia libera dello stato di transizione. Il legame preferenziale dello stato di transizione è una caratteristica fondamentale della chimica degli enzimi.
Il residuo negativo di aspartato (Asp 189) situato nella tasca catalitica (S1) della tripsina è responsabile dell'attrazione e della stabilizzazione della lisina e/o dell'arginina caricate positivamente ed è, quindi, responsabile della specificità dell'enzima. Ciò significa che la tripsina scinde prevalentemente le proteine sul lato carbossilico (o "lato C-terminale ") degli amminoacidi lisina e arginina, tranne quando entrambi sono legati a una prolina C-terminale , sebbene i dati di spettrometria di massa su larga scala suggeriscano che la scissione si verifica anche con prolina. La tripsina è considerata un'endopeptidasi , cioè la scissione avviene all'interno della catena polipeptidica piuttosto che agli amminoacidi terminali situati alle estremità dei polipeptidi .
Proprietà
La tripsina umana ha una temperatura di esercizio ottimale di circa 37 °C. Al contrario, il merluzzo dell'Atlantico ha diversi tipi di tripsine affinché il pesce poikilotherm sopravviva a diverse temperature corporee. Le tripsine di merluzzo includono la tripsina I con un intervallo di attività da 4 a 65 °C (da 40 a 150 °F) e un'attività massima a 55 °C (130 °F), nonché la tripsina Y con un intervallo da 2 a 30 °C ( 36 a 86 ° F) e un'attività massima a 21 ° C (70 ° F).
Come proteina, la tripsina ha diversi pesi molecolari a seconda della fonte. Ad esempio, viene riportato un peso molecolare di 23,3 kDa per la tripsina di origine bovina e suina.
L'attività della tripsina non è influenzata dall'inibitore enzimatico tosil fenilalanil clorometil chetone, TPCK , che disattiva la chimotripsina .
La tripsina deve essere conservata a temperature molto fredde (tra -20 e -80 ° C) per prevenire l' autolisi , che può anche essere ostacolata dalla conservazione della tripsina a pH 3 o dall'uso della tripsina modificata dalla metilazione riduttiva . Quando il pH viene riportato a pH 8, l'attività ritorna.
isoenzimi
Questi geni umani codificano per proteine con attività enzimatica della tripsina:
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Altre isoforme di tripsina possono essere trovate anche in altri organismi.
Significato clinico
L'attivazione della tripsina dalla scissione proteolitica del tripsinogeno nel pancreas può portare a una serie di eventi che causano l'autodigestione pancreatica, con conseguente pancreatite . Una conseguenza della malattia autosomica recessiva fibrosi cistica è una carenza nel trasporto di tripsina e altri enzimi digestivi dal pancreas. Questo porta al disturbo chiamato ileo da meconio , che comporta l'ostruzione intestinale ( ileo ) a causa di meconio eccessivamente denso , che normalmente viene scomposto dalla tripsina e da altre proteasi, quindi passato nelle feci.
Applicazioni
La tripsina è disponibile in quantità elevate nei pancreas e può essere purificata piuttosto facilmente. Quindi, è stato ampiamente utilizzato in vari processi biotecnologici.
In un laboratorio di coltura tissutale , la tripsina viene utilizzata per risospendere le cellule aderenti alla parete del piatto di coltura cellulare durante il processo di raccolta delle cellule. Alcuni tipi di cellule aderiscono ai lati e al fondo di un piatto quando vengono coltivati in vitro . La tripsina viene utilizzata per scindere le proteine che tengono le cellule coltivate sul piatto, in modo che le cellule possano essere rimosse dalle piastre.
La tripsina può essere utilizzata anche per dissociare le cellule sezionate (ad esempio, prima del fissaggio e dell'ordinamento delle cellule).
La tripsina può essere utilizzata per scomporre la caseina nel latte materno. Se la tripsina viene aggiunta a una soluzione di latte in polvere, la scomposizione della caseina fa sì che il latte diventi traslucido . La velocità di reazione può essere misurata utilizzando il tempo necessario affinché il latte diventi traslucido.
La tripsina è comunemente usata nella ricerca biologica durante gli esperimenti di proteomica per digerire le proteine in peptidi per l'analisi di spettrometria di massa, ad esempio la digestione in gel . La tripsina è particolarmente adatta per questo, poiché ha una specificità molto ben definita, poiché idrolizza solo i legami peptidici in cui il gruppo carbonilico è fornito da un residuo di arginina o lisina.
La tripsina può anche essere usata per dissolvere i coaguli di sangue nella sua forma microbica e trattare l'infiammazione nella sua forma pancreatica.
In medicina veterinaria, la tripsina è un ingrediente dei prodotti spray per ferite, come Debrisol, per dissolvere i tessuti morti e il pus nelle ferite di cavalli, bovini, cani e gatti.
Nel cibo
I preparati commerciali di proteasi di solito consistono in una miscela di vari enzimi proteasi che spesso include tripsina. Questi preparati sono ampiamente utilizzati nella lavorazione degli alimenti:
- come enzima di cottura per migliorare la lavorabilità dell'impasto
- nell'estrazione di condimenti e aromi da proteine vegetali o animali e nella fabbricazione di salse
- per controllare la formazione di aromi nei formaggi e nei prodotti lattiero-caseari
- per migliorare la consistenza dei prodotti ittici
- per intenerire la carne
- durante la stabilizzazione a freddo della birra
- nella produzione di alimenti ipoallergenici in cui le proteasi scompongono specifiche proteine allergeniche in peptidi non allergenici, ad esempio, le proteasi vengono utilizzate per produrre alimenti per bambini ipoallergenici dal latte di mucca, riducendo così il rischio che i bambini sviluppino allergie al latte .
Inibitore della tripsina
Per prevenire l'azione della tripsina attiva nel pancreas, che può essere altamente dannosa, sono presenti inibitori come BPTI e SPINK1 nel pancreas e α1-antitripsina nel siero come parte della difesa contro la sua attivazione inappropriata. Qualsiasi tripsina prematuramente formata dal tripsinogeno inattivo viene quindi legata dall'inibitore. L'interazione proteina-proteina tra tripsina e i suoi inibitori è una delle più strette e la tripsina è legata da alcuni dei suoi inibitori pancreatici in modo quasi irreversibile. In contrasto con quasi tutti i complessi proteici conosciuti, alcuni complessi di tripsina legati dai suoi inibitori non si dissociano facilmente dopo il trattamento con urea 8M.
Guarda anche
Riferimenti
Ulteriori letture
- Brosens JJ, Salker MS, Teklenburg G, Nautiyal J, Salter S, Lucas ES, et al. (Febbraio 2014). "Selezione uterina di embrioni umani all'impianto" . Rapporti scientifici . 4 : 3894. Bibcode : 2014NatSR...4E3894B . doi : 10.1038/srep03894 . PMC 3915549 . PMID 24503642 . Articolo numero 3894 . Estratto il 15 marzo 2019 . Articolo sul ruolo della tripsina nell'impianto di embrioni umani.CS1 maint: postscript ( link )
link esterno
- Il database online MEROPS per le peptidasi e i loro inibitori: Tripsina 1 S01.151 , Tripsina 2 S01.258 , Tripsina 3 S01.174
- Inibitori della tripsina e metodo di dosaggio della tripsina presso Sigma-Aldrich
- Tripsina presso la National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH) degli Stati Uniti