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タンパク質の消化は、生物全体の消化の中で非常に重要なプロセスです。複合タンパク質は、アミノ酸のモノマーに消化され、小腸から吸収されます。タンパク質は、生体内で機能的・構造的に重要な役割を担っているため、必要不可欠なものです。タンパク質の消化は、トリプシン、キモトリプシン、ペプチダーゼ、プロテアーゼなどのタンパク質消化酵素によって行われる。トリプシンは、リジンやアルギニンなどの塩基性アミノ酸のペプチド結合を切断するタンパク質消化酵素である。また、キモトリプシンは、フェニルアラニン、トリプトファン、チロシンなどの芳香族アミノ酸のペプチド結合を切断するタンパク質消化酵素である。トリプシンと膵臓レンネットの決定的な違いは、タンパク質中のアミノ酸を切断する位置にある。トリプシンは塩基性アミノ酸の位置で切断するのに対し、レンネットは芳香族アミノ酸の位置で切断する。
1. 概要と主な相違点 2. トリプシンとは 3. キモトリプシンとは 4. トリプシンとキモトリプシンの類似点 5. 横並び比較-トリプシンと膵臓レニンの表形式 6. まとめ
トリプシンは、塩基性アミノ酸を主な基質とするセリンプロテアーゼファミリーの23.3kdaのタンパク質である。トリプシンは1876年にKuhnによって発見された。トリプシンは球状のタンパク質で、トリプシノーゲン-酵素原と呼ばれる不活性型として存在します。トリプシンの作用機序は、セリンプロテアーゼの活性に基づくものである。
トリプシンは、アルカリ性アミノ酸のC末端で切断される。トリプシノーゲンの活性化は、末端のヘキサペプチドを除去することで行われ、活性型であるトリプシンが生成されます。活性型トリプシンには、大きく分けてα-トリプシンとβ-トリプシンの2種類があります。これらは、熱安定性や構造が異なる。トリプシンの活性部位は、ヒスチジン(H63)、アスパラギン酸(D107)、セリン(S200)である。
図01:トリプシン
トリプシンの酵素活性は、DFP、ペプチダーゼ、Ag+、ベンズアミド、EDTAで阻害されます。トリプシンの用途としては、組織分離、動物細胞培養におけるトリプシン、トリプシン局在化、in vitroタンパク質研究、フィンガープリンティング、組織培養アプリケーションなどがあります。
キモトリプシンは分子量25.6kdaのセリンプロテアーゼに属し、エンドペプチダーゼの一種である。キモトリプシンは不活性型ではキモトリプシノーゲンとして存在します。コアグラーゼは19世紀に発見された酵素で、芳香族アミノ酸のペプチド結合を加水分解する。これらの芳香族基質には、チロシン、フェニルアラニン、トリプトファンなどがある。本酵素の基質は主にL-異性体で、アミノ酸のアミドやエステルに対して容易に作用する。キモトリプシンは主にキモトリプシンAとキモトリプシンBの2種類があり、構造やタンパク質の加水分解性が微妙に異なるため、レンネットの作用に最適なpHは7.8~8.0です。キモトリプシンの活性部位には、ヒスチジン(H57)、アスパラギン酸(D102)、セリン(S195)からなる触媒三位一体化が存在する。
図02:キモトリプシン
レンネットの活性剤としては、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイドなどがあります。レンネットの阻害剤としては、ペプチド系アルデヒド、ボロン酸、クマリン誘導体などがある。トリプシンレンネットは、ペプチド合成、ペプチドマッピング、ペプチドのフィンガープリントなど、幅広い用途に使用されています。
トリプシン、キモトリプシン | |
トリプシンはタンパク質を消化する酵素で、リジンやアルギニンなどの必須アミノ酸のペプチド結合を分解します。 | キモトリプシンは、フェニルアラニン、トリプトファン、チロシンなどの芳香族アミノ酸のペプチド結合を分解するタンパク質消化酵素である。 |
分子量 | |
トリプシンの分子量は23.3kdaである。 | キモトリプシンの分子量は25.6kdaである。 |
基板 | |
複合タンパク質は、アミノ酸のモノマーに消化され、小腸から吸収されます。 | チロシン、トリプトファン、フェニルアラニンなどの芳香族アミノ酸の基質がキモトリプシンに作用する。 |
酵素の形 | |
トリプシノーゲンは、トリプシンの不活性型である。 | キモトリプシノーゲンは、キモトリプシンの不活性型である。 |
アクティベーター | |
ランタノイドはトリプシンの活性化剤である。 | 臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、臭化ドデシルトリメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウムはキモトリプシン活性化剤です。 |
阻害要因 | |
DFP、ペプチダーゼ、銀+、ベンズアミド、EDTAはトリプシンの阻害剤です。 | ペプチジルアルデヒド、ボロン酸、クマリン誘導体はキモトリプシンの阻害剤である。 |
ペプチダーゼやプロテインハイドロラーゼは、ペプチド結合を加水分解してタンパク質を切断します。トリプシンは塩基性アミノ酸のペプチド結合を切断し、膵臓のレンネットは芳香族アミノ酸残基のペプチド結合を切断する。両酵素ともセリンペプチダーゼで、アルカリ性のpHで小腸で作用する。トリプシンや膵臓レンネットは工業的価値が高いため、現在、組換えDNA技術による生産が盛んに研究されています。これがトリプシンとキモトリプシンの違いです。
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1. "キモトリプシン", The Chymotrypsin-Worthington Enzyme Handbook.2. 「トリプシン」、トリプシン・ワーシントン酵素ハンドブックはこちらから。こちらで入手可能です 2.トリプシン-ワージントンの酵素ハンドブック「トリプシン」。