SubstrateからProductが作られる反応で、それをスピードアップする。
典型的にはenzymeは10の6乗のオーダーのスピードアップを達成する。
- sequester 隔離する
- nucleophilic 求核（Organic Chemistry Resource参照）
- steric 立体構造の、原子配列の
- chelator 特定のcofactorに結合する還元剤
cofactor
Enzymeは小さなcofactor分子を含む。
これは金属とかビタミンを元としたもの。
生理学的条件では反応を早めるのに温度等を変化させることは出来ない。
- apoenzyme cofactorが無い状態のenzyme
- holoenzyme cofactorがあるenzyme
Enzymeの4つの基本的なメカニズム
- covalent catalysis - enzyme siteが一時的に変化する
- 一般的な酸-塩基 catalysis - H+のdonorになったりacceptorになる
- 金属イオンcatalysis
- 電子のdonorになったりacceptorになる
- H2Oをactivateする
- 電荷を遮蔽する
- catalysis by approximation - substrateをちょうどいい場所、いい角度に配置して軌道のオーバーラップを最大化する
Chymotrypsin
- プロテアーゼ（タンパク質を分解する酵素）
- Hydrolase（加水分解する酵素）
- Serineプロテアーゼ
Hidrolaseは官能基を水へ移動するもの。
ちなみにプロテアーゼは「ぷろてぃえーす」っぽく聞こえる。
膵臓が分泌する。
牛のChymotrypsinは入手も容易だったのでよく研究されている。
芳香族アミノ酸だけをカットする（F, Y, W）。特定のsubstrateだけに反応する性質をsubstrate specificityと言う。
そのほかのSerineプロテアーゼたち
幾つかのSerineプロテアーゼを見てみる。
Trypsin
- 塩基性の側鎖の所でカット
- 肉の消化を行う、膵臓が分泌する酵素
Thrombin
- 血液凝固の酵素
- 心不全の治療でThrombinのinhibitorが使われる
Subtilisin
Elastase
- 白血球細胞が作る酵素
- elastin繊維を消化する（スモーカーとかが肺を消化してしまうのはこれ、emphysemaという病気になる）
Zymogen(非活性の前駆体）のChymotrypsinの例
なぜChymotrypsinは膵臓自身を消化してしまわないのか？
それは非活性の前駆体の形で作るから。前駆体の名前をChymotrypsinogenと呼ぶ。
酵素の非活性の前駆体を一般にZymogenと呼ぶ。つまりChymotrypsinogenはZymogenの一種。
Chymotrypsinogenはジスルフィド結合で折りたたまれた状態になっている。
これがTrypsinで切断されて(R15-I16が切断される)最初のジスルフィド結合がなくなり、パイchymotrypsinという活性状態になる。
π-chymotripsinが自身をさらに切断して３つの断片に分かれる。
これをα-chymotrypsinと呼ぶ。
α-chymotrypsin
- 25K Da (小さい）
- David BlowがX線結晶解析で構造を決定（MRC, Medical Research Council、イギリス）
- MRCはJohn Kendrewがmyoglobinを、Max Perutzがヘモグロビンの構造を決定した所
- 最初に結晶化に成功した酵素
Chymotrypsinのメカニズム
PngNote 32ページ〜
Histidine
なぜ中間体が実現するのか？
Handouts 5_1_Enzyme_Chemistry.pdfのOxyanion holeを参照。
Ser-195がカルボニルと結合すると、O-ができる。これが、Gly-193とSer-195の反対側のNHと作用して安定する。
この構造をoxyanion holeと呼ぶ。
なお、このOxyanion Holeは前駆体の状態では形成されない。これがChymotrypsinogen（zymogen）が非活性な理由。
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触媒としての酵素