카이모트립신의 작용 메커니즘

카이모트립신의 작용 메커니즘

중요한 아미노산 잔기인 195번 세린과 57번 히스티딘은 촉매작용 메커니즘에 관여되어 있습니다. 유기화학 용어를 사용하면, 세린 곁사슬의 산소는 핵을 추구하는 물질로 친핵체라 합니다. 친핵체는 양전하나 극성 물질의 양전하 부위(전자가 부족한 부위)에 결합하려는 경향이 있는 반면, 친전자체는 전자를 추구하는 물질이며 음전하 또는 극성 물질의 음전하 부위에 결합하려는 경향이 있습니다. 카이모트립신의 세린에 있는 친핵성 산소는 기질의 펩타이드 작용기에 있는 카보닐 탄소를 공격합니다. 이제 탄소는 4개의 단일 결합을 가지고 되어 사면체형 중간체가 형성됩니다. 원래의 -C=O 결합은 단일 결합으로 되고 카보닐 산소는 산소음이온으로 됩니다. 사면체형 중간체에서 아실-효소 중간체가 형성됩니다. 카이모트립신의 히스티딘도 이 반응에 관여되어 있습니다. 즉, 이 반응이 일어날 때 히스티딘의 이미다졸 부위가 기질의 펩타이드 작용기에 있는 아미노 부분과 수소 결합되어 있습니다. 이미다졸은 이미 양성자화되어 있고 이 양성자는 세린의 수산기에서 왔음을 주목하면 됩니다. 히스티딘은 세린에서 양성자를 빼앗는 염기로 작용합니다. 물리유기화학적 용어를 쓰면 히스티딘은 일반적 염기 촉매제로 작용합니다. 기질 펩타이드 작용기의 탄소-질소 결합이 절단되면 아실-효소 중간체가 남게 됩니다. 히스티딘이 빼앗아간 양성자는 이탈되는 아미노기에 제공됩니다. 히스티딘은 사면체형 중간체가 형성될 때에는 염기로 작용했지만, 사면체형 중간체가 와해되면서 양성자를 제공할 때에는 산으로 작용합니다.

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카이모트립신

반응의 탈아실화 단계에서는, 마지막 두 단계가 반대로 되어 물이 공격용 친핵체로 작용합니다. 이 제2단계 반응에서는 물이 히스티딘과 수소결합합니다. 이제는 물의 산소가 기질의 펩타이드 작용기에서 유래된 아실 탄소에 대해 친핵성 공격을 하여, 한 번 더 사면체형 중간체가 형성됩니다. 반응의 마지막 단계에서는, 세린의 산소와 카보닐 탄소 사이의 결합이 절단되면서 원래의 기질에서 펩타이드 작용기를 이루고 있던 곳이 카복실기로 됨으로 써, 카복실기를 갖는 생성물이 방출되고 원래의 효소가 재생됩니다. 세린이 히스티딘에 수소 결합되어 있음을 주목합니다. 세린과 히스티딘 간의 수소결합은 세린의 친핵성을 증가시켰는데, 반면 반응의 두 번째 부분에서는 물과 히스티딘 간의 수소결합이 물의 친핵성을 증가시켰습니다.

-출처- Biochemistry 라이프사이언스 생화학 편 발췌