Chymotrypsin

Chymotrypsin, auch bekannt als Chymase, ist ein proteolytisches Enzym, das aus der Bauchspeicheldrüse von Rindern oder Schweinen extrahiert wird und die Funktion eines Endopeptidase hat. Chymotrypsin hydrolysiert carboxyl-terminal aromatische Aminosäuren (Tyrosin, Tryptophan, Leucin) oder hydrophobe Reste wie Methionin, indem es die carboxyl-terminale Peptidkette von Tyrosin und Phenylalanin in der Peptidkette des Proteins spaltet. Chymotrypsin kann die Fibrinkoagulation an Entzündungsstellen abbauen, die Koagulation von Blutgerinnseln fördern, den Abbau von eitrigen Sekreten und nekrotischem Gewebe fördern und somit Wunden reinigen, Granulationsgewebe regenerieren und die Wundheilung fördern. Die klinischen Anwendungen von Chymotrypsin in der Augenheilkunde und Dermatologie sind bestätigt, da es die lokale Sekretion und Ödeme reduzieren kann.

Eigenschaften

Das menschliche Chymotrypsin ist ein Glykoprotein mit einem Molekulargewicht von 29.000. Die beiden Peptidketten sind durch drei Disulfidbrücken verbunden und haben die gleiche konservierte Sequenz wie Serinproteasen. Sie sind hauptsächlich in Bindegeweben wie Herz-Kreislauf-System, Haut und Bronchien verteilt. Der optimale pH-Wert von Chymotrypsin liegt zwischen 8 und 9, und die Hauptsubstrate sind Ang I und Neurotensin. Die Aktivität von Chymotrypsin kann durch Chymotrypsin-Inhibitoren und Trypsin-Inhibitoren aus Hülsenfrüchten antagonisiert werden. Chymotrypsin ist mit neurogener Entzündung, submukosaler Drüsensekretion, Parasitenelimination, vasoaktiven Stoffwechsel und dem Katabolismus von Lipoproteinen in der extrazellulären Matrix assoziiert.

Gen

Das menschliche kardiale Chymotrypsin ist ein Gen mit Einzelkopie-Expression, dessen Gen etwa 3 kb lang ist und 5 kodierende Regionen sowie 4 Introns hat. Die beiden Enden sind 5' und 3' untranslatierte Regionen. Die erste kodierende Region ist 58 bp. In einem offenen Leserahmen kodiert sie die ersten 19 Aminosäuren des reifen Enzymvorläufers. Die zweite, dritte, vierte und fünfte kodierende Region sind 151, 136, 255 und 141 bp lang und kodieren jeweils 2 bis 49, 50 bis 94, 95 bis 179 und 180 bis 226 Aminosäuren. Die Aminosäurereste His45, Asp89 und Ser182, die die katalytisch aktive Stelle bilden, befinden sich in der zweiten, dritten und fünften kodierenden Region. Die fünf kodierenden Regionen sind durch vier Introns getrennt, die jeweils eine Länge von 672, 742, 186 und 368 bp haben.

Klassifikation

Mammalianes Chymotrypsin wird in zwei Typen unterteilt: α-Chymotrypsin und β-Chymotrypsin. Verschiedene tierische Chymotrypsine haben unterschiedliche Wege, Ang I abzubauen. Wühlmäuse, Affen und menschliches Chymotrypsin sind α-Chymotrypsin (Ang II-bildendes Enzym), das Peptidbindungen zwischen Ang I Phe⁸-His⁹ spaltet, um Ang II zu erzeugen. Das Ratten-Chymotrypsin ist ein β-Chymotrypsin (Angiotensin-Peptidase), das Peptidbindungen zwischen Ang I Tyr⁴-Ile⁵ spaltet, um inaktive Peptide zu bilden. Studien haben gezeigt, dass die Ang II-Produktion im menschlichen Lungen-, Aorten- und Herzgewebe hauptsächlich über den Chymotrypsinweg erfolgt; bei Hunden und Hamstern erfolgt die Ang II-Produktion in Aorta und Herz hauptsächlich über den Chymotrypsinweg, während die Lungen hauptsächlich über den ACE-Weg arbeiten; die Ang II-Produktion im Kaninchenherz erfolgt hauptsächlich über ACE-Wegen, während die Ang II-Produktion in Aorta und Lungen hauptsächlich über sowohl ACE- als auch Chymotrypsinwege erfolgt.

Katalytischer Mechanismus

Studien haben gezeigt, dass der größte Teil des Ang II im menschlichen Herzen (über 80%) und in der Aorta (über 60%) von Mastzell-Chymotrypsin produziert wird. Mastzellen werden stimuliert, um Chymotrypsin freizusetzen, das im mesenchymalen Gewebe der Myokardzellen lokalisiert ist. Das ventrikuläre Chymotrypsin ist dreimal so hoch wie das der Vorhöfe, und es gibt keinen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Kammern. Ang II, das durch den ACE-Weg produziert wird, macht nur einen kleinen Teil (etwa 11%) aus. Die Produktion von Ang II durch Chymotrypsin und andere Serinproteasen war effizienter und spezifischer als durch ACE. Im Gegensatz zu kardialem Chymotrypsin, das in Endothelzellen lokalisiert ist, tritt Vasospasmus hauptsächlich in der äußeren Membran auf. Der größte Teil der Ang II-Produktion (82%) in der normalen menschlichen Aorta ist chymotrypsinabhängig. Wenn das Blutgefäß beschädigt wird, nehmen die Mastzellen in der Wand des Blutgefäßes und im atherosklerotischen Plaque zu, was zu einem Anstieg von Ang II im lokalen Läsionsbereich führt. Der größte Teil der Ang II-Produktion (90%) in der Aorta von atherosklerotischen Patienten ist ebenfalls chymotrypsinabhängig.

Klinische Anwendungen

Chymotrypsin kann die Peptidketten von Proteinmakromolekülen in kleinere Molekulargewichtpeptide spalten oder an den Peptidenden von Proteinmolekülen wirken, um Aminosäuren zu trennen. Durch diese Wirkung können Fibrin und Mucin in Polypeptide oder Aminosäuren im Sputum hydrolysiert werden, wodurch das zähe Sputum verflüssigt und leicht abgehustet werden kann. Es ist wirksam bei eitrigem oder nicht-eitrigem Sputum. Darüber hinaus kann Chymotrypsin das Ziliarmembran entspannen und die Proteinstruktur bestimmter Gewebe im Auge auflösen. Chymotrypsin fördert auch das Eindringen von Antibiotika und Chemotherapeutika in die Läsionen. Chymotrypsin kann auch zur Behandlung von Akne eingesetzt werden. Chymotrypsin verbessert die Gewebepermeabilität, hemmt entzündliche Reaktionen und löst Exsudate und nekrotisches Gewebe auf, was die Aknesymptome verbessern kann. Chymotrypsin kann auch Unfruchtbarkeit behandeln. Es wurde festgestellt, dass viele Faktoren am Prozess der Samenverflüssigung beteiligt sind, wobei die wichtigsten Faktoren Enzyme sind. α-Chymotrypsin kann die Verflüssigungszeit des Samens erheblich verkürzen und seine Viskosität reduzieren, hat jedoch keinen offensichtlichen Einfluss auf die Spermienaktivität.