QUIMOTRIPSINA: CARACTERÍSTICAS, ESTRUTURA, FUNÇÕES, MECANISMO DE AÇÃO - BIOLOGIA - 2025

A quimiotripsina é a segunda proteína digestiva mais abundante segregada pelo pâncreas no intestino delgado. É uma enzima pertencente à família das serina proteases e especializada na hidrólise de 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 que 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”.

Estrutura da quimiotripsina (Fonte: Usuário: Mattyjenjen via Wikimedia Commons)

Embora não se saiba exatamente qual é 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 zimogênios.

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 foi descrito no modelo porcino, o quimiotripsinogênio C. 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 entre si 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 na 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 extremamente instáveis ​​em pH mais baixo.

Funções de quimotripsina

Quando o pâncreas exócrino é estimulado, seja por hormônios ou por impulsos elétricos, esse órgão libera grânulos secretores ricos em quimotripsinogênio, 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 dessa proteólise servem posteriormente como fonte de carbono e energia através do catabolismo dos 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 quimiotripsinas só exercem suas ações após serem ativadas, pois são produzidas como formas "precursoras" (zimógenos) denominadas quimotripsinógenos.

Mecanismo de reação da quimiotripsina (Fonte: Hbf878 via Wikimedia Commons)

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 empacotados dentro de 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, 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 “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 das ligações peptídicas, atacando predominantemente a porção carboxílica dos 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 carboxil 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, que é suficiente para acelerar a reação.

- Após o ataque nucleofílico, o grupo carboxila torna-se um intermediário oxiânion 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, uma 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 reorganiza 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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