CHYMOTRYPSINE: CARACTÉRISTIQUES, STRUCTURE, FONCTIONS, MÉCANISME D'ACTION - LA BIOLOGIE - 2024

La chymotrypsine est la deuxième protéine digestive la plus abondante sécrétée par le pancréas dans l'intestin grêle. C'est une enzyme appartenant à la famille des sérine protéases et spécialisée dans l'hydrolyse des liaisons peptidiques entre les acides aminés tels que la tyrosine, la phénylalanine, le tryptophane, la méthionine et la leucine présents dans les grosses protéines.

Le nom «chymotrypsine» regroupe en fait un groupe d'enzymes produites par le pancréas et qui participent activement à la digestion intestinale des protéines chez les animaux. Le mot dérive de l'action de type rénine que cette enzyme a sur le contenu gastrique ou le «chyme».

Structure de la chymotrypsine (Source: Utilisateur: Mattyjenjen via Wikimedia Commons)

Bien que l'on ne sache pas exactement dans quelle mesure leur distribution est dans le règne animal, on considère que ces enzymes sont présentes au moins dans tous les cordés et il y a des rapports de leur présence dans des "phylums plus primitifs" tels que les arthropodes. et celle des coelentérés.

Chez les animaux qui ont un pancréas, cet organe est le site principal de la production de chymotrypsine, ainsi que d'autres protéases, inhibiteurs d'enzymes et précurseurs ou zymogènes.

Les chymotrypsines sont les enzymes les plus étudiées et les mieux caractérisées, non seulement par rapport à leur biosynthèse, mais aussi à leur activation à partir du zymogène, leurs propriétés enzymatiques, leur inhibition, leurs caractéristiques cinétiques et catalytiques, et leur structure générale.

Caractéristiques et structure

Les chymotrypsines sont des endopeptidases, c'est-à-dire que ce sont des protéases qui hydrolysent les liaisons peptidiques d'acides aminés en positions «internes» d'autres protéines; bien qu'il ait également été montré qu'ils peuvent hydrolyser les esters, amides et arylamides, bien qu'avec moins de sélectivité.

Ils ont un poids moléculaire moyen d'environ 25 kDa (245 acides aminés) et sont produits à partir de précurseurs appelés chymotrypsinogènes.

Deux types de chymotrypsinogènes, A et B, ont été purifiés à partir du pancréas de bovins. Un troisième chymotrypsinogène a été décrit dans le modèle porcin, le chymotrypsinogène C. Chacun de ces trois zymogènes est responsable de la production de chymotrypsines A, B. et C, respectivement.

La chymotrypsine A est constituée de trois chaînes polypeptidiques qui sont liées de manière covalente les unes aux autres par des ponts ou des ponts disulfure entre les résidus cystéine. Cependant, il est important de mentionner que de nombreux auteurs la considèrent comme une enzyme monomère (composée d'une seule sous-unité).

Ces chaînes composent une structure de forme ellipsoïde, dans laquelle les groupes porteurs de charges électromagnétiques sont situés vers la surface (à l'exception des acides aminés qui participent aux fonctions catalytiques).

Les chymotrypsines sont généralement très actives à des pH acides, bien que celles qui ont été décrites et purifiées à partir d'insectes et d'autres animaux non vertébrés soient stables à pH 8-11 et extrêmement instables à pH plus bas.

Fonctions de la chymotrypsine

Lorsque le pancréas exocrine est stimulé, soit par des hormones, soit par des impulsions électriques, cet organe libère des granules sécrétoires riches en chymotrypsinogène, qui, une fois atteint l'intestin grêle, sont coupés par une autre protéase entre les résidus 15 et 16, puis est " auto-traité »pour produire une protéine pleinement active.

La fonction principale de cette enzyme est peut-être d’agir de concert avec les autres protéases excrétées dans le système gastro-intestinal pour la digestion ou la dégradation des protéines consommées avec les aliments.

Les produits de ladite protéolyse servent ensuite de source de carbone et d'énergie par le catabolisme des acides aminés ou ils peuvent être «recyclés» directement pour la formation de nouvelles protéines cellulaires qui exerceront des fonctions multiples et variées au niveau physiologique.

Mécanisme d'action

Les chymotrypsines n'exercent leurs actions qu'après avoir été activées, puisqu'elles sont produites sous des formes "précurseurs" (zymogènes) appelées chymotrypsinogènes.

Mécanisme de réaction de la chymotrypsine (Source: Hbf878 via Wikimedia Commons)

Formation

Les zymogènes de la chymotrypsine sont synthétisés par les cellules acineuses du pancréas, après quoi ils migrent du réticulum endoplasmique vers le complexe de Golgi, où ils sont conditionnés dans des complexes membranaires ou des granules sécrétoires.

Ces granules s'accumulent aux extrémités des acini et sont libérés en réponse à des stimuli hormonaux ou à des impulsions nerveuses.

Activation

Selon les conditions d'activation, plusieurs types de chymotrypsines peuvent être trouvés, cependant, tous impliquent le «clivage» protéolytique d'une liaison peptidique dans le zymogène, le chymotrypsinogène, un processus catalysé par l'enzyme trypsine.

La réaction d'activation consiste initialement en le clivage de la liaison peptidique entre les acides aminés 15 et 16 du chymotrypsinogène, avec lequel se forme la π-chymotrypsine, capable de «s'auto-traiter» et de compléter l'activation par autocatalyse.

L'action de cette dernière enzyme favorise la formation de peptides ultérieurs liés par des ponts disulfure et ceux-ci sont connus sous le nom de chaîne A (de la région N-terminale et résidus 1-14), chaîne B (résidus 16 à 146) et la chaîne C (région C-terminale, commençant par le résidu 149).

Les portions correspondant aux résidus 14-15 et 147-148 (deux dipeptides) n'ont pas de fonctions catalytiques et sont détachées de la structure principale.

Activité catalytique

La chymotrypsine est responsable de l'hydrolyse des liaisons peptidiques, attaquant principalement la partie carboxylique des acides aminés qui ont des groupes latéraux aromatiques, c'est-à-dire des acides aminés tels que la tyrosine, le tryptophane et la phénylalanine.

Une sérine (Ser 195) au sein du site actif (Gly-Asp-Ser-Gly-Glu-Ala-Val) de ce type d'enzyme est peut-être le résidu le plus essentiel pour son fonctionnement. Le mécanisme de réaction est le suivant:

- La chymotrypsine se présente initialement sous une forme "sans substrat", où la "triade" catalytique est constituée du groupe carboxyle latéral d'un résidu aspartate (102), du cycle imidazole d'un résidu histidine (57) et du groupe hydroxyle latéral d'une sérine (195).

- Le substrat rencontre l'enzyme et s'y lie pour former un complexe enzyme-substrat réversible typique (selon le modèle mycélien), où la «triade» catalytique facilite l'attaque nucléophile en activant le groupe hydroxyle du résidu sérine.

- Le point clé du mécanisme de réaction consiste en la formation d'une liaison partielle, qui se traduit par la polarisation du groupement hydroxyle, ce qui est suffisant pour accélérer la réaction.

- Après attaque nucléophile, le groupement carboxyle devient un intermédiaire oxyanion tétraédrique, qui est stabilisé par deux liaisons hydrogène formées par les groupements N et H du résidu de Gly 193 et ​​Ser 195.

- L'oxyanion se «réarrange» spontanément et il se forme un intermédiaire enzymatique auquel un groupe acyle (enzyme acylée) a été ajouté.

- La réaction se poursuit avec l'entrée d'une molécule d'eau sur le site actif, molécule qui favorise une nouvelle attaque nucléophile qui se traduit par la formation d'un second intermédiaire tétraédrique également stabilisé par des liaisons hydrogène.

- La réaction se termine lorsque ce deuxième intermédiaire se réorganise à nouveau et forme à nouveau le complexe enzyme-substrat micaélien, où le site actif de l'enzyme est occupé par le produit contenant le groupe carboxyle.

Références

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