胰酶细胞消化液

背景^{[1][2][3][4][5]}

胰酶细胞消化液中的胰蛋白酶是来自PA家族的丝氨酸蛋白酶，存在于许多脊椎动物的消化系统中，在其中水解蛋白质。胰蛋白酶是在小肠中形成的，当它的酶原形成胰腺产生的胰蛋白酶原时，它就会被激活。胰蛋白酶主要在氨基酸赖氨酸或精氨酸的羧基侧切割肽链。它用于许多生物技术过程该过程通常被称为胰蛋白酶蛋白水解或胰蛋白酶消化，并且已经用胰蛋白酶消化/处理的蛋白质被称为胰蛋白酶消化液。在十二指肠，胰蛋白酶催化的水解的肽键，蛋白质分解成更小的肽。然后肽产物通过其他蛋白酶进一步水解成氨基酸，使其可用于吸收到血流中。

胰蛋白酶消化是蛋白质吸收的必要步骤，因为蛋白质通常太大而不能通过小肠的内层吸收。胰蛋白酶作为胰腺中无活性的酶原胰蛋白酶原产生。当胰腺通过刺激胆囊收缩，它然后被分泌到小肠（的部分十二指肠经由）胰管。一旦进入小肠，酶肠肽酶通过蛋白水解切割将胰蛋白酶原激活成胰蛋白酶。胰蛋白酶不会发生自催化，因为胰蛋白酶原是一种不良底物，因此避免了对胰腺的酶促损伤。

酶机制类似于其他丝氨酸蛋白酶。这些酶含有由组氨酸-57，天冬氨酸-102和丝氨酸-195组成的催化三联体。这种催化三联体以前被称为电荷中继系统，意味着质子从丝氨酸到组氨酸以及从组氨酸到天冬氨酸的提取，但由于NMR提供的证据表明，所得到的醇盐形式的丝氨酸将具有更强的拉力。质子比组氨酸的咪唑环，目前的想法反而是丝氨酸和组氨酸各自具有相同的质子份额，与其形成短的低阻氢键。

通过这些方法，活性位点丝氨酸的亲核性增加，促进其在蛋白水解过程中对酰胺碳的攻击。胰蛋白酶催化的酶促反应在热力学上是有利的，但需要显着的活化能（它是“动力学的”此外，胰蛋白酶含有由Gly-193和Ser-195的主链酰胺氢原子形成的“氧阴离子空穴”，它通过氢键稳定在平面上亲核攻击后积聚在酰胺氧上的负电荷。由丝氨酸氧引起的酰胺碳使碳呈现四面体几何形状。

这种四面体中间体的这种稳定化有助于降低其形成的能垒，同时伴随着过渡态自由能的降低。位于胰蛋白酶催化袋（S1）中的天冬氨酸残基（Asp 189）负责吸引和稳定带正电荷的赖氨酸和/或精氨酸，因此负责酶的特异性。这意味着主要的胰蛋白酶切割蛋白在羧基侧（或“C端侧”）的的氨基酸赖氨酸和精氨酸时或者绑定到C末端除了脯氨酸，[9]虽然大型质谱数据表明即使用脯氨酸也会发生切割。胰蛋白酶被认为是内肽酶即，切割发生在多肽链内而不是位于多肽末端的末端氨基酸处。

研究应用^[6][7]

在组织培养实验室中，胰蛋白酶用于在收获细胞的过程中重悬细胞粘附于细胞培养皿壁。在体外培养时，一些细胞类型粘附在培养皿的侧面和底部。胰蛋白酶用于切割将培养细胞保持在培养皿中的蛋白质，从而可以从培养板中除去细胞。胰蛋白酶也可用于解离解剖的细胞（例如，在细胞固定和分选之前）。

胰蛋白酶可用于分解母乳中的酪蛋白。如果将胰蛋白酶加入到奶粉溶液中，酪蛋白的分解会使牛奶变成半透明的。可以通过使用牛奶变成半透明所需的时间来测量反应速率。胰蛋白酶通常用于蛋白质组学实验期间的生物学研究中，以将蛋白质消化成肽用于质谱分析，例如凝胶内消化。胰蛋白酶特别适合于此，因为它具有非常明确的特异性，因为它仅水解其中羰基由精氨酸或赖氨酸残基贡献的肽键。胰蛋白酶还可用于溶解其微生物形式的血凝块并以胰腺形式治疗炎症。

参考文献

[1] Rawlings ND,Barrett AJ(1994).Families of serine peptidases.Methods in Enzymology.244.pp.19–61.doi:10.1016/0076-6879(94)44004-2.ISBN 978-0-12-182145-6.PMID 7845208.

[2] The German physiologist Wilhelm Kühne(1837-1900)discovered trypsin in 1876.See:W.Kühne(1877)"Über das Trypsin(Enzym des Pankreas)",Verhandlungen des naturhistorisch-medicinischen Vereins zu Heidelberg,new series,vol.1,no.3,pages 194-198.

[3] Engelking,Larry R.(2015-01-01).Textbook of Veterinary Physiological Chemistry(Third Edition).Boston:Academic Press.pp.39–44.ISBN 9780123919090.

[4] "Verhandlungen des Naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg".archive.org.Retrieved 2017-04-24.

[5] "Digestion of Proteins".intranet.tdmu.edu.ua.Retrieved 2017-04-24.

[6] Polgár L(October 2005)."The catalytic triad of serine peptidases".Cellular and Molecular Life Sciences.62(19–20):2161–72.doi:10.1007/s00018-005-5160-x.PMID 16003488.

[7] Voet D,Voet JG(2011).Biochemistry(4th ed.).Hoboken,NJ:John Wiley&Sons.ISBN 9780470570951.OCLC 690489261.