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Lexikon der Ernährung: Chymotrypsin

Chymotrypsin, E chymotrypsin, EC 3.4.21.1, wie Trypsin und Elastase eine Protease aus der Untergruppe der Serinproteasen. C. wird als Vorstufe Chymotrypsinogen in der Bauchspeicheldrüse gebildet und in den Zwölffingerdarm abgegeben. Das Chymotrypsinogen A besteht aus einer Polypeptidkette mit fünf intrachenaren Disulfidbrücken ( 1–122, 42–58, 136–201, 168–182, 191–221). 52 % der Aminosäuresequenz stimmen mit dem Enzym Elastase überein, einer Endopeptidase, die ebenfalls als Zymogen in der Bauchspeicheldrüse gebildet wird.
Durch Trypsinaktivierung wird die Peptidbindung zwischen Arg15–Ile16 gespalten, wodurch das aktive π-C. entsteht. In einem Autolyseprozess spaltet das π-C. aus anderen π-Chymotrypsinmolekülen die Dipeptide Ser14–Arg15 und Thr147–Asn148 heraus. Es entsteht eine Dreikettenstruktur mit gleicher Aktivität, das α-C. Die katalytisch aktiven Aminosäuren His57, Asp102 und Ser195 sind auf den B- und C-Ketten lokalisiert (Abb. 1).
Für den katalytischen Mechanismus der Spaltung der Peptidbindung durch die Endopeptidase C. ist die Aminosäure Serin an Position 195 (Ser195) von zentraler Bedeutung. Weiterhin sind Histidin57, Asparaginsäure102 und Glycin193 an diesem Mechanismus beteiligt (Abb. 2 a). Der Bindung eines Polypeptides am aktiven Zentrum des Enzyms (Abb. 2 b) folgt die Polymerisierung der Carbonylgruppe des Substrates (Abb. 2 c). Anschließend wird ein Proton von der Hydroxylgruppe an Ser195 abgespalten (Abb. 2 d). Es bildet sich eine kovalente Bindung zwischen der Carbonylgruppe des Substrats und Ser195 des Enzyms (Abb. 2 e), die dann zum Bruch der Peptidbindung führt. Das Abbauprodukt wird abgespalten (Abb. 2 f). Unter Wasseranlagerung wird ein zweites Substratprodukt vom aktiven Zentrum des Enzyms abgespalten, die Hydroxylgruppe an Ser195 kehrt in den Ausgangszustand zurück (Abb. 2 g).


Chymotrypsin: Abb. 1. Bildung des aktiven Chymotrypsins aus der inaktiven Vorstufe (Zymogen) Chymotrypsinogen. Chymotrypsin

Chymotrypsin: Abb. 2. Katalytischer Mechanismus der Hydrolyse einer Peptidbindung durch Chymotrypsin. Erläuterung der Reaktionsschritte im Text. Chymotrypsin

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