تربسين

في الغذاء

كإنزيم للخبز لتحسين قابلية عمل العجين.

• للتحكم في تكوين الرائحة في الجبن ومنتجات الألبان.
• لتحسين نسيج المنتجات السمكية.
• لتطرية اللحم.
• أثناء التثبيت البارد للبيرة.

كذلك، تتكون مستحضرات البروتياز التجارية عادةً من خليط من إنزيمات البروتياز المختلفة التي غالبًا ما تتضمن التربسين. تستعمل هذه المستحضرات على نطاق واسع في معالجة الأغذية:

من جانب آخر، في إنتاج نوعية غذاء هيبوالرجينيك حيث تكسر البروتياز بروتينات محددة للحساسية إلى ببتيدات غير محددة للحساسية، مثلًا، تستعمل البروتياز لإنتاج أغذية الأطفال هيبوالرجينيك من حليب البقر، وبالتالي التقليل من خطر ان يطور الرضيع الحساسية الحليب.

وعلى صعيد آخر، في استخلاص التوابل والنكهات من البروتينات النباتية أو الحيوانية وفي صناعة الصلصات.

آلية

في هذا الإطار، إن بقايا الأسبارتات السالبة (Asp 189) الموجودة في الجيب التحفيزي (S1) للتربسين مسؤولة عن جذب واستقرار ليسين و/أو أرجينين موجب الشحنة، وبالتالي فهي مسؤولة عن خصوصية الإنزيم. هذا يعني أن التربسين يشق البروتينات في الغالب على جانب الكربوكسيل (أو «الجانب C- الطرفي») من الأحماض الأمينية ليسين وأرجينين إلا عندما يكون أي منهما مرتبطًا ببرولين C-terminal ، على الرغم من أن بيانات قياس الطيف الكتلي واسعة النطاق تشير يحدث الانقسام حتى مع البرولين. يعتبر التربسين إندوبيبتيداز، أي يحدث الانقسام داخل سلسلة البولي ببتيد بدلاً من الأحماض الأمينية الطرفية الموجودة في نهايات عديد الببتيدات.

في هذا الإطار، الآلية الأنزيمية مشابهة لتلك الخاصة ببروتياز السيرين. هذه الإنزيمات تحتوي على ثالوث الحفاز تتكون من الحامض الاميني -57، اسبارتاتي -102، وسيرين -195. كان يسمى هذا الثالوث التحفيزي سابقًا نظام ترحيل الشحنة، مما يعني ضمناً تجريد البروتونات من السيرين إلى الهيستيدين ومن الهيستيدين إلى الأسبارتات، ولكن نظرًا للأدلة التي قدمتها الرنين المغناطيسي النووي، فإن شكل ألكوكسيد الناتج من السيرين سيكون له شد أقوى بكثير على البروتون من هل حلقة الإيميدازول من الهيستيدين، فإن التفكير الحالي يحمل بدلاً من ذلك أن السيرين والهيستيدين لهما حصة متساوية من البروتون، مما يشكل روابط هيدروجينية قصيرة منخفضة الحاجز معها.  بواسطة هذه الوسائل، وخاصية النيوكلوفيل للموقع النشط يتم زيادة سيرين، وتسهيل هجومها على الكربون أميد خلال التحلل البروتيني. التفاعل الأنزيمي الذي يحفزه التربسين مفضل ديناميكيًا حراريًا، ولكنه يتطلب طاقة تنشيط كبيرة (إنه «غير موات من الناحية الحركية») فضلًا عن ذلك، يحتوي التربسين على «ثقب أوكسيانيون» يتكون من ذرات هيدروجين العمود الفقري أميد من Gly-193 و Ser-195، والتي من خلال الرابطة الهيدروجينية تثبت الشحنة السالبة التي تتراكم على أكسجين الأميد بعد هجوم محب للنيوكليوفيلي على الكربون الأميد المستوي بواسطة يتسبب الأكسجين السيرين في أن يتخذ الكربون هندسة رباعية السطوح. يساعد هذا الاستقرار لهذا الوسيط رباعي السطوح على تقليل حاجز الطاقة لتكوينه ويصاحب ذلك خفض الطاقة الحرة لحالة الانتقال. يعتبر الارتباط التفضيلي لحالة الانتقال سمة أساسية في كيمياء الإنزيم.

الخصائص

ومن ناحية أخرى، التربسين البشري لديه درجة حرارة التشغيل المثلى نحو 37 درجة مئوية. وفي المقابل، سمك القد الأطلسي لديها الكثير من أنواع trypsins ل متغير الحرارة الأسماك البقاء على قيد الحياة في درجات حرارة الجسم المختلفة. تشمل تربسين سمك القد التربسين 1 مع نطاق نشاط من 4 إلى 65 درجة مئوية (40 إلى 150 درجة فهرنهايت) والنشاط الأقصى عند 55 درجة مئوية (130 ° F)، وكذلك التربسين Y بمدى من 2 إلى 30 درجة مئوية (36 إلى 86 درجة فهرنهايت) ونشاط أقصى عند 21 درجة مئوية (70 درجة فهرنهايت).

ومن ناحية أخرى، يجب تخزين التربسين في درجات حرارة شديدة البرودة (بين − 20 و − 80 ° C) لمنع التحلل الذاتي، والذي يمكن كذلك إعاقته عن طريق تخزين التربسين عند درجة الحموضة 3 أو باستخدام التربسين المعدل عن طريق المثيلة الاختزالية. عندما يتم تعديل الأس الهيدروجيني إلى الرقم الهيدروجيني 8، يعود النشاط.

ومن جهة أخرى، لا يتأثر نشاط التربسين بمثبط الإنزيم tosyl phenylalanyl chloromethyl ketone ،TPCK، الذي يعطل الكيموتريبسين.

وعلى صعيد آخر، كبروتين، يحتوي التربسين على أوزان جزيئية مختلفة حسب المصدر. مثلًا، تم الإبلاغ عن وزن جزيئي قدره 23.3 كيلو دالتون للتربسين من مصادر الأبقار والخنازير.

التطبيقات

وفي هذا الصدد، في الطب البيطري، يعتبر التربسين مكونًا في منتجات رذاذ الجروح، مثل Debrisol، الذي يستعمل لإذابة الأنسجة الميتة والقيح في جروح الخيول والماشية والكلاب والقطط.

وفي السياق ذاته، يمكن كذلك استخدام التربسين لإذابة جلطات الدم في شكله الجرثومي وعلاج الالتهاب في شكله البنكرياسي.

من جهة ثانية، يتوفر التربسين بكميات عالية في البنكرياس، ويمكن تنقيته بسهولة. ومن ثم فقد تم استخدامه على نطاق واسع في عمليات التكنولوجيا الحيوية المختلفة.

وعلى صعيد آخر، في معمل زراعة الأنسجة، يتم استخدام التربسين لإعادة تعليق الخلايا الملتصقة بجدار طبق زراعة الخلايا أثناء عملية حصاد الخلايا. تلتصق بعض أنواع الخلايا بجوانب وأسفل الطبق عند زراعتها في المختبر. يستعمل التربسين لشق البروتينات التي تمسك الخلايا المستنبتة في الطبق، بحيث يمكن إزالة الخلايا من الأطباق.

وفي السياق ذاته، يستعمل التربسين عادة في الأبحاث البيولوجية خلال التجارب البروتينية على هضم البروتينات إلى ببتيدات للتحليل الطيفي، مثل الهضم في جل. يعتبر التربسين مناسبًا بشكل خاص لهذا، نظرًا لأنه يتمتع بخصوصية محددة جيدًا، لأنه يحلل فقط روابط الببتيد التي تساهم فيها مجموعة الكربونيل إما عن طريق بقايا الأرجينين أو ليسين.

وعلى صعيد آخر، يمكن استخدام التربسين لتكسير الكازين في حليب الثدي. إذا تمت إضافة التربسين إلى محلول مسحوق الحليب، فإن تكسير الكازين يجعل الحليب شفافًا. يمكن قياس معدل التفاعل باستخدام مقدار الوقت الذي يحتاجه الحليب ليصبح شفافًا.

ومن ناحية أخرى، يمكن كذلك استخدام التربسين لفصل الخلايا المفككة (مثلًا، قبل تثبيت الخلايا وفرزها).

الأهمية السريرية

من جهة ثانية، يمكن أن يؤدي تنشيط التربسين من الانقسام البروتيني للتربسينوجين في البنكرياس إلى سلسلة من الأحداث التي تسبب الهضم الذاتي للبنكرياس، مما يؤدي إلى التهاب البنكرياس. تتمثل إحدى نتائج مرض التليف الكيسي المتنحي في نقص في نقل التربسين وأنزيمات الجهاز الهضمي الأخرى من البنكرياس. يؤدي هذا إلى اضطراب يسمى علوص العقي، والذي ينطوي على انسداد معوي (علوص) بسبب العقي السميك للغاية، والذي يتحلل عادة عن طريق التربسين والبروتياز الأخرى، ثم ينتقل في البراز.

مثبط التربسين

كذلك، لمنع عمل التربسين النشط في البنكرياس، والذي يمكن أن يكون ضارًا للغاية، توجد مثبطات مثل BPTI وSPINK1 في البنكرياس وα1-antitrypsin في المصل كجزء من الدفاع ضد تنشيطه غير المناسب. ثم يتم ربط أي التربسين المتكون قبل الأوان من التربسينوجين غير النشط بالمثبط. يعد تفاعل البروتين-البروتين بين التربسين ومثبطاته من أكثر التفاعلات تقييدًا، كما أن التربسين مرتبط ببعض مثبطات البنكرياس بشكل لا رجعة فيه على وجه التقريب.و ذلك يتناقض مع جميع مجموعات البروتين المعروفة على وجه التقريب، فإن بعض مجمعات التربسين المرتبطة بمثبطاتها لا تنفصل بسهولة بعد العلاج بـ 8M يوريا.

مراجع

أنظر كذلك

الأيزوزيمات

وفي هذا الصدد، تقوم هذه الجينات البشرية بترميز البروتينات ذات النشاط الأنزيمي للتربسين:

في هذا الإطار، غيرها من الأشكال الإسوية يمكن كذلك أن تكون وجدت من التربسين في الكائنات الحية الأخرى.

وظيفة

كذلك، في معي الاثني عشر، يحفز التربسين التحلل المائي للروابط الببتيدية، ويفكك البروتينات إلى ببتيدات أصغر. لاحقًا تحلل منتجات الببتيد إلى أحماض أمينية عبر بروتياز أخرى، وذلك يجعلها متاحة للامتصاص في مجرى الدم. يعتبر الهضم التريبتيكي خطوة ضرورية في امتصاص البروتين، حيث أن البروتينات بشكل عام كبيرة جدًا ولا يمكن امتصاصها من خلال بطانة الأمعاء الدقيقة.

وفي السياق ذاته، يتم إنتاج التربسين على شكل التربسينوجين غير النشط في البنكرياس. عندما يتم تحفيز البنكرياس بواسطة الكوليسيستوكينين، يفرز لاحقًا في الجزء الأول من الأمعاء الدقيقة (الاثني عشر) عبر قناة البنكرياس. بمجرد دخول الأمعاء الدقيقة، يقوم إنزيم إنتيروبيبتيداز بتنشيط التربسينوجين في التربسين عن طريق الانقسام التحلل للبروتين.