Quimotripsina: características, estrutura, funções, mecanismo de ação - Ciência - 2023

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o quimotripsina É a segunda proteína digestiva mais abundante secretada pelo pâncreas no intestino delgado. É uma enzima pertencente à família das serina proteases e especializada na hidrólise das ligações peptídicas entre aminoácidos como tirosina, fenilalanina, triptofano, metionina e leucina presentes em proteínas grandes.

O nome "quimotripsina", na verdade, reúne um grupo de enzimas que são produzidas pelo pâncreas e participam ativamente da digestão intestinal de proteínas em animais. A palavra deriva da ação semelhante à renina que esta enzima exerce sobre o conteúdo gástrico ou o “quimo”.

Embora não se saiba exatamente a amplitude de sua distribuição no reino animal, considera-se que essas enzimas estão presentes pelo menos em todos os cordados e há relatos de sua presença em "filos mais primitivos" como os artrópodes. e a dos celenterados.

Nos animais com pâncreas, esse órgão é o principal local de produção da quimiotripsina, assim como outras proteases, inibidores de enzimas e precursores ou zimógenos.

As quimotripsinas são as enzimas mais estudadas e melhor caracterizadas, não só em relação à sua biossíntese, mas também à sua ativação a partir do zimogênio, suas propriedades enzimáticas, sua inibição, suas características cinéticas e catalíticas e sua estrutura geral.

Características e estrutura

As quimotripsinas são endopeptidases, ou seja, são proteases que hidrolisam ligações peptídicas de aminoácidos em posições "internas" de outras proteínas; embora também tenha sido demonstrado que eles podem hidrolisar ésteres, amidas e arilamidas, embora com menos seletividade.

Eles têm um peso molecular médio de cerca de 25 kDa (245 aminoácidos) e são produzidos a partir de precursores conhecidos como quimotripsinógenos.

Dois tipos de quimiotripsinogênios, A e B, foram purificados do pâncreas de bovinos. Um terceiro quimiotripsinogênio, o quimiotripsinogênio C, foi descrito no modelo porcino. Cada um desses três zimogênios é responsável pela produção das quimiotripsinas A, B. e C, respectivamente.

A quimiotripsina A é composta por três cadeias polipeptídicas que estão covalentemente ligadas umas às outras através de pontes ou ligações dissulfeto entre resíduos de cisteína. Porém, é importante mencionar que muitos autores a consideram uma enzima monomérica (composta por uma única subunidade).

Essas cadeias compõem uma estrutura de formato elipsóide, na qual os grupos que possuem cargas eletromagnéticas se localizam em direção à superfície (com exceção dos aminoácidos que participam de funções catalíticas).

As quimiotripsinas são geralmente altamente ativas em pHs ácidos, embora aquelas que foram descritas e purificadas de insetos e outros animais não vertebrados sejam estáveis em pH 8-11 e altamente instáveis em pHs mais baixos.

Funções de quimotripsina

Quando o pâncreas exócrino é estimulado, seja por hormônios ou por impulsos elétricos, esse órgão libera grânulos secretores ricos em quimiotripsinogênio, que, ao chegar ao intestino delgado, é cortado por outra protease entre os resíduos 15 e 16 e então é " autoprocessado ”para produzir uma proteína totalmente ativa.

Talvez a principal função dessa enzima seja atuar em conjunto com as outras proteases excretadas no sistema gastrointestinal para a digestão ou degradação das proteínas consumidas com os alimentos.

Os produtos da referida proteólise servem posteriormente como fonte de carbono e energia através do catabolismo de aminoácidos ou podem ser "reciclados" diretamente para a formação de novas proteínas celulares que exercerão funções múltiplas e variadas a nível fisiológico.

Mecanismo de ação

As quimotripsinas só exercem suas ações após serem ativadas, uma vez que são produzidas como formas "precursoras" (zimógenos) denominadas quimotripsinógenos.

Treinamento

Os zimógenos quimiotripsina são sintetizados pelas células acinares do pâncreas, após o que migram do retículo endoplasmático para o complexo de Golgi, onde são embalados em complexos membranosos ou grânulos secretores.

Esses grânulos se acumulam nas extremidades dos ácinos e são liberados em resposta a estímulos hormonais ou impulsos nervosos.

Ativação

Dependendo das condições de ativação, vários tipos de quimiotripsinas podem ser encontrados, no entanto, todos eles envolvem a “clivagem” proteolítica de uma ligação peptídica no zimogênio, o quimiotripsinogênio, um processo catalisado pela enzima tripsina.

A reação de ativação consiste inicialmente na clivagem da ligação peptídica entre os aminoácidos 15 e 16 do quimiotripsinogênio, com os quais se forma a π-quimiotripsina, capaz de se “autoprocessar” e completar a ativação por autocatálise.

A ação desta última enzima promove a formação de peptídeos subsequentes ligados por ligações dissulfeto e são conhecidos como cadeia A (da região N-terminal e resíduos 1-14), cadeia B (resíduos 16 a 146) e a cadeia C (região C-terminal, começando com o resíduo 149).

As porções correspondentes aos resíduos 14-15 e 147-148 (dois dipeptídeos) não têm funções catalíticas e são destacadas da estrutura principal.

Atividade catalítica

A quimiotripsina é responsável pela hidrólise de ligações peptídicas, atacando predominantemente a porção carboxílica de aminoácidos que possuem grupos laterais aromáticos, ou seja, aminoácidos como tirosina, triptofano e fenilalanina.

Uma serina (Ser 195) dentro do sítio ativo (Gly-Asp-Ser-Gly-Glu-Ala-Val) desse tipo de enzima é talvez o resíduo mais essencial para seu funcionamento. O mecanismo de reação é o seguinte:

- A quimiotripsina está inicialmente em uma forma "livre de substrato", onde a "tríade" catalítica consiste no grupo carboxila lateral de um resíduo de aspartato (102), o anel imidazol de um resíduo de histidina (57) e o grupo hidroxila lateral de uma serina (195).

- O substrato encontra a enzima e se liga a ela para formar um complexo enzima-substrato reversível típico (de acordo com o modelo miceliano), onde a "tríade" catalítica facilita o ataque nucleofílico ativando o grupo hidroxila do resíduo de serina.

- O ponto chave do mecanismo de reação consiste na formação de uma ligação parcial, que resulta na polarização do grupo hidroxila, suficiente para acelerar a reação.

- Após o ataque nucleofílico, o grupo carboxila torna-se um oxiânion intermediário tetraédrico, que é estabilizado por duas ligações de hidrogênio formadas pelos grupos N e H do resíduo de Gly 193 e Ser 195.

- O oxiânion espontaneamente "se rearranja" e forma um intermediário enzimático ao qual foi adicionado um grupo acila (enzima acilada).

- A reação continua com a entrada de uma molécula de água no sítio ativo, molécula que promove um novo ataque nucleofílico que resulta na formação de um segundo intermediário tetraédrico que também é estabilizado por ligações de hidrogênio.

- A reação termina quando este segundo intermediário se rearranja novamente e forma o complexo enzima-substrato micaeliano novamente, onde o sítio ativo da enzima é ocupado pelo produto que contém o grupo carboxila.

Referências

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