Substratspezifität von Trypsin und Chymotrypsin

Trypsin (Beta-Trypsin aus Rinderpankreas: PDB-File 1TPO)

Wireframe-Darstellung von Trypsin

Die Cartoon-Darstellung zeigt die Sekundärstruktur von Trypsin mit zwei alpha-Helices.

In dieser Darstellung sind die unpolaren Aminosäuren kalottenartig dargestellt und gemäss ihrer Beweglichkeit (temperature) eingefärbt

Das Reaktionszentrum des Enzyms wird durch die drei Aminosäuren Aspartat 102, Histidin 57 und Serin 195 gebildet.

Neben dem Reaktionszentrum befindet sich eine unpolare Tasche, in deren Zentrum sich ein Aspartat befindet. Der negativ geladene Sauerstoff dieser freien Carboxylgruppe kann mit den positiv geladenen Stickstoffatomen von Lysin oder Arginin eine elektrostatische Anziehung eingehen. Dadurch geschieht die Hydrolyse jeweils bei Peptidbindungen mit Lysin oder Arginin auf der Aminoseite des zu spaltenden Proteins.

Chymotrypsin

Wireframe-Darstellung von Chymotrypsin

Die Cartoon-Darstellung zeigt die Sekundärstruktur von Chymotrypsin mit zwei alpha-Helices und diversen beta-Faltblattstrukturen

In dieser Darstellung sind die unpolaren Aminosäuren kalottenartig dargestellt und gemäss ihrer Beweglichkeit (temperature) eingefärbt

Das Reaktionszentrum von Chymotrypsin wird wie bei Trypsin ebenfalls (bei allen Serinproteasen) durch die drei Aminosäuren Aspartat 102, Histidin 57 und Serin 195 gebildet.

Auch bei dieser Serinprotease befindet sich eine unpolare Tasche. Allerdings befindet sich in deren Zentrum an Stelle des Aspartats ein Serin, das keine Ladung enthält. Diese unpolare Tasche ermöglicht nun die Aufnahme von unpolaren Seitenketten, die bei den Aminosäuren Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan (aromatische Seitenketten), sowie Methionin (grosser hydrophobe Seitenkette) vorkommen. Chymotrypsin spaltet deshalb Proteine bei diesen Aminosäuren.

Die Proteine Trypsin und Chymotrypsin sind Enzyme, die im Magen von Säugetieren vorkommen und die Hydrolyse von Peptidbindungen katalysieren. Enzyme mit dieser Eigenschaft nennt man Proteasen. Für die katalytische Aktivität dieser Proteasen ist eine Serin-Aminosäure in der aktiven Tasche verantwortlich. Man bezeichnet diese Proteasen deshalb auch als Serin-Proteasen. Trypsin und Chymotrypsin haben aufgrund einer ähnlichen Aminosäuresequenz auch eine sehr ähnliche 3D-Struktur. Trotzdem bevorzugen beide Proteasen unterschiedliche Substrate. Während Trypsin bevorzugt nach Lysin und Arginin Peptidbindungen schneidet, katalysiert Chymotrypsin die Hydrolyse von Peptidbindungen nach grossen, hydrophoben Aminosäuren (Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan). Die unterschiedliche Substratspezifitat kann anhand der dreidimensionalen Struktur erklärt werden.

  Allgemeine Darstellungsoptionen:

Auswahl	Darstellung	Anfärbung	Extras
Alles	Kugeln	Atom	HBrücken ein (backbone)
Protein	Zylinder