Wie verdaut Trypsin Protein?

Trypsin ist ein Serinproteaseenzym, das spezifisch Peptidbindungen auf der Carboxylseite von Lysin- oder Argininresten spaltet, es sei denn, auf einen der Reste folgt Prolin. Diese spezifische Spaltungseigenschaft von Trypsin macht es zu einem wertvollen Werkzeug in der Proteinchemie, insbesondere in der Proteinsequenzierung und Proteomik. Hier finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Erklärung, wie Trypsin Proteine ​​verdaut:

Bindung:Trypsin bindet durch spezifische Wechselwirkungen zwischen seinem aktiven Zentrum und den Aminosäureresten rund um die Spaltungsstelle an die Oberfläche des Proteinsubstrats. Diese Bindung induziert Konformationsänderungen, die die katalytische Reaktion erleichtern.

Katalyse:Das aktive Zentrum von Trypsin enthält eine katalytische Triade, die aus drei Aminosäureresten besteht:Histidin, Asparaginsäure und Serin. Diese Reste wirken zusammen, um die Hydrolyse (Spaltung) der Peptidbindung zu erleichtern.

Histidin:Histidin fungiert als Protonendonor und überträgt ein Wasserstoffion (H+) auf den Carbonylsauerstoff der spaltbaren Peptidbindung. Diese Protonierung schwächt die Bindung und macht sie anfälliger für nukleophile Angriffe.

Asparaginsäure:Asparaginsäure fungiert als allgemeine Base und abstrahiert ein Proton von der Hydroxylgruppe des Serinrests. Diese Deprotonierung erzeugt eine hochreaktive Serinhydroxylgruppe, die in der Reaktion als Nukleophil fungiert.

Serin:Die aktivierte Serin-Hydroxylgruppe greift den Carbonylkohlenstoff der spaltbaren Peptidbindung an und bildet ein tetraedrisches Zwischenprodukt. Anschließend kollabiert dieses Zwischenprodukt, was zur Spaltung der Peptidbindung und zur Freisetzung zweier Peptidfragmente führt.

Spezifität:Trypsin weist aufgrund des Vorhandenseins einer sperrigen Seitenkette in seiner Substratbindungstasche eine Spezifität in seinem Spaltungsmuster auf. Diese sperrige Seitenkette verhindert die Bindung von Aminosäuren mit großen Seitenketten (wie Prolin) neben der Spaltstelle. Infolgedessen spaltet Trypsin bevorzugt Peptidbindungen, gefolgt von Lysin- oder Argininresten, außer wenn ihnen Prolin folgt.

Durch die selektive Spaltung spezifischer Peptidbindungen erzeugt Trypsin eine Reihe kleinerer Peptidfragmente, die für verschiedene Zwecke weiter analysiert oder getrennt werden können, beispielsweise zur Proteinidentifizierung, -sequenzierung und -charakterisierung.