Quimotripsinógeno A

C. A. S.: 9035-75-0

Reacción enzimática (la imagen se abrirá en una ventana nueva)

La quimotripsina es una serina endopeptidasa producida por las células acinares del páncreas. La quimotripsina se activa después de la proteólisis del quimotripsinógeno por la tripsina. Mientras que la tripsina se hidroliza en lisina y arginina, la quimotripsina escinde selectivamente enlaces peptídicos formados por residuos aromáticos (tirosina, fenilalanina y triptófano) (Hedstrom et al. 1992). Dos formas predominantes de quimotripsina, A y B, se encuentran en cantidades iguales en el páncreas del ganado. Son proteínas muy similares (80% idénticas), pero tienen características proteolíticas significativamente diferentes (Hartley 1964, Meloun et al. 1966, Smillie et al. 1968, y Gráf et al. 2004). La siguiente información se refiere principalmente a la forma A de quimotripsinógeno y quimotripsina.

Historia:

A principios de la década de 1900, Vernon propuso que las preparaciones pancreáticas podrían dar lugar a un activador intrínseco de sus propias enzimas (Vernon 1901). Los experimentos de coagulación de la leche de Vernon determinaron que había al menos dos enzimas presentes y que una era más estable que la otra (Vernon 1902). Sin embargo, esta idea no fue ampliamente aceptada hasta 1934, cuando Kunitz y Northrop confirmaron la presencia de una enzima además de tripsina, llamándola quimotripsina. Fueron capaces de cristalizar quimotripsina, así como el precursor inactivo, quimotripsinógeno (Kunitz y Northrop 1934). En 1938, Kunitz aisló diferentes formas activas de quimotripsina, designándolas como alfa, beta y gamma (Kunitz 1938).

A principios de la década de 1940, Fruton y Bergmann estudiaron más a fondo la especificidad de la quimotripsina, informando sobre varios sustratos nuevos (Fruton y Bergmann 1942). Jacobsen pronto identificó formas adicionales de quimotripsina, designándolas como delta y pi (Jacobsen 1947). En 1948, Schwert caracterizó aún más los pesos moleculares de quimotripsina y quimotripsinógeno.

En 1954, Hartley y Kilby informaron de la primera evidencia del mecanismo de tres pasos de la amida hidrolizadora de quimotripsina y sustratos éster, quienes plantearon la hipótesis de la presencia de un intermediario enzimático acilo, que más tarde se demostró que era cierto (Henderson 1970). En 1955, Laskowski obtuvo un segundo quimotripsinógeno cristalino, llamándolo quimotripsinógeno B. En 1964 Hartley determinó la secuencia de aminoácidos de quimotripsina A, que posteriormente fue refinada por Meloun et al. en 1966. En 1968, Smillie et al. se determinó la secuencia de aminoácidos de la quimotripsina B, que reveló una identidad de secuencia del 80% con la quimotripsina A. A lo largo de las décadas de 1970 y 1980, se realizaron investigaciones para comprender mejor el mecanismo de acción e identificar las diferencias en las secuencias de aminoácidos entre la tripsina y la quimotripsina (Steitz et al. 1969, Cohen et al.1981, Asbóth y Polgár 1983, y Gráf et al. 1988).

En la década de 1990, la quimotripsina se purificó a partir de otras fuentes, como el bacalao del Atlántico (Ásgeirsson y Bjarnason 1991) y el camello (Al-Ajlan y Bailey 1997). También se comenzó a trabajar en la investigación de inhibidores (Baek et al. 1990), y Frigerio et al. elucidó la estructura cristalina de la quimotripsina bovina a una resolución de 2,0 Å (Frigerio et al. 1992).

Investigaciones recientes han investigado el plegamiento y desnaturalización de la quimotripsina en un rango de concentraciones (Ghaouar et al. 2010), la interacción de quimotripsina con sustratos de nanopartículas (You et al. 2006, y Jordan et al. 2009), y el aumento de la estabilidad de la quimotripsina mediante la conjugación con moléculas PEG (Castellanos et al. 2005, y Rodríguez-Martínez et al. 2009).

Especificidad:

La quimotripsina se activa a través de la escisión del enlace entre arginina e isoleucina (R15 e I16) por la tripsina, causando modificaciones estructurales y formación del sitio de unión del sustrato (Sears 2010). La quimotripsina difiere de la tripsina en que la tripsina escinde péptidos en residuos de arginina y lisina, mientras que la quimotripsina prefiere residuos hidrofóbicos grandes (Hedstrom et al. 1992). La quimotripsina cataliza preferentemente la hidrólisis de enlaces peptídicos que involucran isómeros L de tirosina, fenilalanina y triptófano. También actúa fácilmente sobre amidas y ésteres de aminoácidos susceptibles. La especificidad de la quimotripsina para grandes residuos hidrofóbicos puede explicarse por una unión hidrofóbica S1 formada por residuos del 189 al 195, del 214 al 220 y del 225 al 228 (Cohen et al. 1981).

Aunque la estructura del sitio S1 de tripsina y quimotripsina muestra solo una diferencia (en la posición 189), la mutagénesis dirigida al sitio de tripsina y quimotripsina no ha logrado intercambiar especificidades, lo que sugiere que el mecanismo por el cual la tripsina y la quimotripsina logran una catálisis específica del sustrato no se comprende completamente (Steitz et al. 1969, y Gráf et al. 1988).

Composición:

Los tres residuos de aminoácidos de la tríada catalítica (H57, D102 y S195) son esenciales para la escisión de enlaces peptídicos y se estabilizan por enlaces de hidrógeno (Sears 2010, y Gráf et al. 2004). G193 y S195 componen el orificio oxianion e interactúan con el grupo carbonilo del enlace peptídico tijera, orientándolo para formar el intermedio tetraédrico (Rühlmann et al. 1973, Huber y Bode 1978, y Gráf et al. 2004).

Características moleculares:

Quimotripsina A y B comparten una identidad de secuencia del 80% (Hartley 1964, Meloun et al. 1966, Smillie et al. 1968, y Gráf et al. 2004). Los aminoácidos de la tríada catalítica (H57, D102 y S195) están altamente conservados en las secuencias de las peptidasas de la familia S1 (Gráf et al. 2004). La serina en la posición 214 también está altamente conservada en la familia y se ha propuesto como el cuarto miembro de la tríada catalítica (Ohara et al. 1989, y McGrath et al. 1992).

Número de adhesión de proteína: P00766

Clasificación CATH (v. 3.3.0):

• Clase: Principalmente Beta
• Arquitectura: Barril Beta
• Topología: Proteasa de serina similar a la tripsina

Peso molecular:

• 25.6 kDa (Wilcox 1970)

pH óptimo: 7,8-8,0 (Rick 1974)

Punto isoeléctrico:

• 8.52 (Chymotrypsinogen, Theoretical)
• 8.33 (Chymotrypsin, Theoretical)

Extinction Coefficient:

• 51,840 cm-1 M-1 (Theoretical)
• E1%,280 = 20.19 (Chymotrypsinogen, Theoretical)
• E1%,280 = 20.57 (Chymotrypsin, Theoretical)

Active Site Residues:

• Histidine (H57)
• Aspartate (D102)
• Serine (S195)

Activators:

• Cetyltributylammonium bromide (Spreti et al. 2008)
• Dodecyltrimethylammonium bromide (Abuin et al. 2005)
• Hexadecyltrimethylammonium bromide (Celej et al. 2004)
• Tetrabutylammonium bromide (Spreti et al. 2001)

Inhibitors:

• Hydroxymethylpyrroles (Abell and Nabbs 2001)
• Boronic acids (Smoum et al. 2003)
• Courmarin derivatives (Pochet et al. 2000)
• Peptidyl aldehydes (Lesner et al. 2009)
• Peptides from natural sources (Telang et al. 2009, Roussel et al. 2001, and Chopin et al. 2000)
• Peptides containing an unnatural amino acid (Legowska et al. 2009, and Wysocka et al. 2008)

Aplicaciones:

• análisis de la Secuencia
• síntesis de Péptidos
• mapeo de Péptidos
• Péptido de toma de huellas dactilares