Lehekülje Kümotrüpsiin lähteteksti vaatamine

[[Pilt:Chymotrypsin enzyme.png|pisi|Kümotrüpsiini kristalne kuju]]
'''Kümotrüpsiin''' on [[seedekulgla]] seedeensüüm, mis lagundab [[kaksteistsõrmiksool]]es [[Valgud|valke]] ja [[Polüpeptiidid|polüpeptiide]]. Seda protsessi nimetatakse protolüüsiks.<ref name="1owYh" /> 

Kümotrüpsiin lõhub eelistatult [[Peptiidid|peptiidi]] amiidsidemeid, kus karboksüülne osa amiidsidemest (P<sub>1</sub> asendis – asend, mis laguneb esimeses järgus) on äärmiselt [[Hüdrofoobsus|hüdrofoobne]] [[Aminohapped|aminohape]] ([[türosiin]], [[trüptofaan]] ja [[fenüülalaniin]]). Need aminohapped sisaldavad oma kõrvalahelas [[Aromaatsus|aromaatset tuuma]], mis sobib hästi [[ensüüm]]i "hüdrofoobsesse taskusse" (P<sub>1</sub> asendis). See sobitamine toimib aktiveerituna ainult trüpsiini juuresolekul. Peptiidsubstraadi P<sub>1</sub> kõrvalahela ja ensüümi S<sub>1</sub> (asend, mis laguneb teises järgus) siduva süvendi hüdrofoobsus ja kuju täiendavad üksteist. Need täiendavad üksteist ainult tänu vastava ensüümi substraadi eripäradele.<ref name="kgRYm" /><ref name="eoLfP" /> Kümotrüpsiin hüdrolüüsib aeglaselt ka teisi amiidsidemeid peptiidides, eriti neid, milles P<sub>1</sub> asendis sisalduvad [[leutsiin]] ja [[metioniin]].

Struktuuriliselt on see arhetüüpne struktuur, mis kuulub [[proteaasid]]e hulka. 
== Ajalugu ==
1900. aastate algul pakkus [[Horace Middleton Vernon]] välja idee, et kõhunääre võib aktiviseerida omaenda ensüüme. Vernon leidis piima hüübimise katsetega, et on vähemalt kaks vastavat ensüümi ja üks on teisest stabiilsem. Siiski ei saanud see idee heakskiitu 1934. aastani, mil [[Moses Kunitz]] ja [[John Northrop]] kinnitasid lisaks trüpsiinile ka teise ensüümi olemasolu, nimetades seda kümotrüpsiiniks. Nad kristalliseerisid selle, nagu ka mitteaktiivse eellase kümotrüpsinogeeni. 1938. aastal nimetas Kunitz aktiivsed kümotüpsiini vormid: alfa, beeta ning gamma.

1940. aastate algul uurisid kümotrüpsiini eripärasid [[Joseph Fruton]] ja [[Max Bergmann]]. Nad leidsid mitmeid uusi substraate. Peagi tegi [[Albert Jacobson]] kindlaks uued vormid, nimetades need delta- ja pii-vormiks. 1948. aastal kirjeldas [[George William Schwert]] esmakordselt kümotrüpsiini ja kümotrüpsinogeeni omadusi täpsemalt.

1954. aastal leiti esimesi tõendusmaterjale kümotrüpsiini kolmeetapilisest amiidide ja estri substraatide hüdrolüüsist. [[Brian Selby Hardley|Brian Selby Hartley]] ja [[Bernard Kilby]] oletasid, et selline hüdrolüüs esineb atsüülensüümi vaheühendi olemasolekul. 1955. aastal avastas [[Michael Laskowski]] teise kristallilise kümotrüpsinogeeni, nimetades selle B-kümotrüpsinogeeniks. 1964. aastal määras Hartley A-kümotrüpsiini aminohappe järjestuse, mille [[Bill Meloun]] kinnitas 1966. aastal. 1968. aastal kinnitas [[Iain Smillie]] B-kümotrüpsiini aminohappe järjestuse, millel on 80% sarnasus A-kümotrüpsiiniga. 1970. ja 1980. aastatel töötati selle kallal, et mõista paremini reaktsioonimehhanisme ja tuvastada trüpsiini ja kümotrüpsiini aminohappe järjestuserinevusi.<ref name=":1" />

== Struktuur ==
Esmase struktuuri järgi on disulfiidsidemetel valkude sidumisel väga tähtis roll. Valk on sfääriline ning koosneb kolmest polüpeptiidahelast. Lisaks on kümotrüpsiinil ka tasku, mida nimetatakse aktiivseks alaks. See ala sisaldab katalüütilist triaadi (Ser-195, His-57 ja Asp-102). Ser-195 on vesiniksidemega seotud His-57-ga, mis omakorda on vesiniksidemega seotud Asp-102 jäägiga. His-57 ülesandeks on positsioneerida Ser-195 jääke ja polariseerida hüdroksüülrühma, et seda võiks deprotoneerida alkosiidiooniks. Substraadi juuresolekul võtab see vastu prootoni, käitudes ise [[Aluselisus|alusena]]. Asp-102 suunab His-57-t ja stabiliseerib seda vesiniksideme ja elektrostaatika kaudu.<ref name="8SSKg" />

== Aktiveerimine ==
Kümotrüpsiini, mis on eelkäijaks kümotrüpsinogeenile, sünteesitakse [[Kõhunääre|kõhunäärmes]] valgusünteesi käigus. Trüpsinogeen on ensümaatiliselt mitteaktiivne. Trüpsiin aktiveerib kümotrüpsinogeeni, lõhkudes tema [[peptiidside]]meid positsioonidel Arg15 – Ile16, tekitades π-kümotrüpsiini. Seejärel reageerib Ile16 aminorühm (-NH3+) Glu194 kõrvalahelaga, saades "oksüaniooni augu" ja hüdrofoobse "S<sub>1</sub> tasku". Lisaks soodustab kümotrüpsiin oma aktiivsust, lõhkudes sidemeid positsioonidel 14–15, 146–147 ja 148–149, tekitades α-kümotrüpsiini (mis on isegi aktiivsem ja stabiilsem kui π-kümotrüpsiin). Lõpptulemuseks on kolme polüpeptiidiga molekul, mis on omavahel ühendatud disulfiidsidemetega.

== Spetsiifilisus ==
Kümotrüpsiin aktiveerub, kui trüpsiin lõhub [[arginiin]]i ja isoleutsiini (R15 ja i16) vahelise sideme. Niiviisi struktuur muutub. Kümotrüpsiin erineb trüpsiinist selle poolest, et trüpsiin lõhub peptiide arginini ja lüsiini jääkidest, samas eelistab aga kümotrüpsiin suuri hüdrofoobseid jääke. Kümotrüpsiin katalüüsib eelistatult peptiidsidemete hüdrolüüsi, sealhulgas türosiini L-isomeere, fenüülalaniini ja trüptofaani. Samuti reageerib see kergesti tundlike amiidide ja estritega vastavas aminohappes.

Kuigi trüpsiini ja kümotrüpsiin S<sub>1</sub> struktuuridel on ainult üks erinevus (positsioonil 189), siis vastavate ainete mutagenees pole suutnud vahetada nende spetsiifilisusi. See viitab, et mehhanism, millega trüpsiin ja kümotrüpsiin saavutavad substraadi spetsiifilise katalüüsi, pole veel täielikult teada.<ref name=":1" />

== Toimemehhanism ja kineetika ==
[[Pilt:Mechanism_of_peptide_bond_cleavage_in_a-chymotrypsin.svg|pisi|Alfakümotrüpsiini reaktsioonimehhanism]]
''In vito'' kümotrüpsiin on proteolüütiline ensüüm, mis toimetab paljude [[organism]]ide seedeelundkondades. Kümotrüpsiin aitab hüdrolüüsireaktsiooniga lõhkuda peptiidsidemeid, mis on termodünaamiliselt väga soodne, kuid samas [[katalüsaator]]i puudumisel väga aeglane reaktsioon. Peamised kümotrüpsiini substraadid sisaldavad trüptofaani, türosiini, leutsiini ning fenüülalaniini, mis lõhutakse C-terminaalses karboksüülhappes. Nagu paljud [[proteaasid]], hüdrolüüsib ka kümotrüpsiin ''in vitro'' amiidsidemeid, tänu millele on võimalik substraatide analoogide kasutus, näiteks N-atsetüül-L-fenüülalaniini p-nitrofenüül amiidi ensüümianalüüs.

Kümotrüpsiin lõhub peptiidsidemeid, rünnates nende mitteaktiivset karbonüülrühma tugeva [[nukleofiil]]i, [[seriin]]-195 sademega. See asub ensüümi aktiivsel alal ja muudab peptiidsideme substraadiga seoses nõrgalt kovalentseks sidemeks, moodustades ensüümsubstraadi vaheühendi. Koos histidiin-57 ja asparagiinhape-102-ga moodustab see seriini sade aktiivsel alal katalüütilise triaadi.

Need tulemused on saadud inhibitsioonitestidega ja eespool nimetatud ensüümsubstraadi lõhkumise kineetikauuringutega. Nende tulemustest ilmnes asjaolu, et ensüümsubstraadi vaheühend p-nitrofenolaat on kollast värvi, võimaldades mõõta kontsentratsiooni valgusneeldumise lainepikkusel 410 nanomeetrit.

Kümotrüpsiini ja selle substraadi reaktsioon toimub kahes osas, millest esimene on purse reaktsiooni alguses. Teine osa on rahulik ja püsiv ning järgib Michaelise-Menteni kineetikat. Seda kutsutakse ka ping-pongi mehhanismiks. Kümotrüpsiini toimemehhanism selgitab seda kui hüdrolüüsi kahes osas toimumist. Esimene on substraadi atsüülimine, et saada atsüülensüümi vaheühend, ning teine on deatsüülimine, et viia ensüüm tagasi varasemasse algolekusse. See toimib koostöös kolme aminohappejäägiga katalüütilises triaadis.<ref name=":0" /> Aspartaadi aminotransferaasi vesinikud seovad end histidiini N-δ vesinikkude külge, kasvatades ε-lämmastiku pKa, ja seega võimaldavad sel deprotoneerida seriini. See on deprotoneerimine, mis lubab seriini kõrvalharul käituda nukleofiilina ja siduda end valgu peaahela puuduva elektroniga karbonüülsüsiniku juurde. Karbonüülrühma hapniku ioniseerimine stabiliseeritakse kahe vesiniksideme kõrvuti asetamisega peaahela N-vesinikkude juures. See esineb oksüaniooni augus ja tekitab tetraeedrilise [[adukt]]i ning lõhub ära peptiidsideme. Tekib seriini külge seotud atsüülensüümi vaheühend ning lõhutud valgu N-terminaalne aminohape saab dissotsieeruda. Teises reaktsioonietapis aktiveerib histidiin vee molekuli ja käitub kui nukleofiil. Hapniku molekul vees ründab seriiniga ühendatud atsüülrühma karbonüülsüsinikku: tekitab teise tetraeedrilise adukti, taastab seriini –OH rühma ning vabastab [[prooton]]i ja osa valgust tekkinud uue C-terminaali karboksüülhappe.<ref name=":0" />

==Vaata ka==
* [[Trüpsiin]]

== Viited ==
{{viited|allikad=
<ref name="1owYh">Wilcox PE (1970). "Chymotrypsinogens – chymotrypsins". ''Methods in Enzymology''. Methods in Enzymology. '''19''': 64–108. [[Digital object identifier|doi]]:[[doi:10.1016/0076-6879(70)19007-0|10.1016/0076-6879(70)19007-0]]. {{ISBN|978-0-12-181881-4}}.</ref>
<ref name="kgRYm">Appel W (December 1986). "Chymotrypsin: molecular and catalytic properties". ''Clin. Biochem''. '''19''' (6): 317–22. [[Digital object identifier|doi]]:[[doi:10.1016/S0009-9120(86)80002-9|10.1016/S0009-9120(86)80002-9]]. [[PubMed Identifier|PMID]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3555886 3555886].</ref>
<ref name="eoLfP">Berger A, Schechter I (February 1970). "Mapping the active site of papain with the aid of peptide substrates and inhibitors". ''Philos. Trans. R. Soc. Lond., B, Biol. Sci''. '''257''' (813): 249–64. [[Digital object identifier|doi]]:[[doi:10.1098/rstb.1970.0024|10.1098/rstb.1970.0024]]. [[PubMed Identifier|PMID]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/4399049 4399049].</ref>
<ref name=":1">Biochemical Corporation, Worthington. "Chymotrypsin"http://www.worthington-biochem.com/chy/default.html</ref>
<ref name="8SSKg">Wikibooks (2016), "Structural Biochemistry/Enzyme Catalytic Mechanism/Proteases/Chymotrypsin – Structure of Chymotrypsin"[[wikibooks:Structural Biochemistry/Enzyme Catalytic Mechanism/Proteases/Chymotrypsin|"https://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Enzyme_Catalytic_Mechanism/Proteases/Chymotrypsin]]</ref>
<ref name=":0">Petsko, Gregory; Ringe, Dagmar (2009). ''Protein Structure and Function''. Oxford: Oxford University Press. pp. 78–79. {{ISBN|978-0-19-955684-7}}.</ref>
}}

[[Kategooria:Ensüümid]]