Trypsin

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Trypsin-1
Trypsin-1
Trypsin-1 tetramer, Human nach PDB 2RA3
Vorhandene Strukturdaten: 1fxy, 1trn, 2ra3
Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur 224 Aminosäuren
Kofaktor Ca2+
Isoformen einkettig / zweikettig
Bezeichner
Gen-Namen PRSS1 ; TRY1
Externe IDs
Arzneistoffangaben
ATC-Code B06AA07
D03BA01
Enzymklassifikation
EC, Kategorie 3.4.21.4Serinprotease
MEROPS S01.127
Reaktionsart Hydrolyse
Substrat Arginin-, Lysin-Bindungen in Peptiden
Produkte Spaltprodukte
Vorkommen
Übergeordnetes Taxon Eukaryoten

Humanes Trypsin ist ein Gemisch dreier Verdauungsenzyme, die im Dünndarm Eiweiße zersetzen und zu den Peptidasen zählen: Trypsin-1 (kationisches Trypsin, zwei Drittel), Trypsin-2 (anionisches Trypsin, etwa ein Drittel) und Trypsin-4 (Mesotrypsin, wenige Prozent). Viele ähnliche Enzyme bei Säugetieren, Insekten, Fischen und Pilzen tragen ebenfalls den Namen Trypsin.

Mangel an Trypsin-1 führt beim Menschen zur Unterernährung durch Proteinmangel. Ursache kann eine Mutation am TRY1-Gen sein. Eine andere Folge einer solchen Mutation ist erbliche Pankreatitis, bei der körpereigenes Trypsin-1 nicht abgebaut werden kann und die Bauchspeicheldrüse verdaut. Mutation am Gen für Trypsin-2 kann zur chronischen Pankreatitis beitragen.[1]

Biosynthese[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Proteasen Trypsin, Chymotrypsin und Carboxypeptidasen werden als inaktive Zymogen-Vorstufen vom Pankreas abgesondert. Das Darmenzym Enteropeptidase, das an das Darmepithel gebunden ist, steuert die Umwandlung der Vorstufe Trypsinogen zu Trypsin. Trypsin aktiviert sich selbst (positive Rückkopplung) und wandelt Chymotrypsinogen, Proelastase wie auch Procarboxypeptidase und weitere inaktive Enzyme in deren aktive Formen (Chymotrypsin, Elastase und Carboxypeptidase) um.

Biologische Funktion[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Trypsin gehört zu den Endopeptidasen, die Proteine an bestimmten Stellen spalten. Trypsin ist eine Serinprotease. Trypsin spaltet selektiv nach Darmregion Peptidbindungen nach den basischen Aminosäuren Lysin, Arginin und auch nach modifiziertem Cystein. Proteinasen sind nicht auf bestimmte Proteine spezialisiert, sondern auf bestimmte Aminosäurensequenzen (Strukturmerkmale) innerhalb der Proteine; dies ist für den Verdauungsvorgang wichtig, da ansonsten im Dünndarm für jedes vorkommende Eiweiß ein spezifisches Enzym benötigt werden würde.

Endopeptidasen sind wichtige Substanzen bei der chemisch-analytischen Proteinsequenzierung. Die gespaltenen (denaturierten) Eiweiße werden leicht hydrolysiert und binden Wassermoleküle an sich.

Eine ähnliche Funktion und Wirkung hat das von der Magenwand freigesetzte Pepsin.

Trypsin besitzt ein pH-Wert-Optimum von 8-8,5.[2] Es ist eine weit verbreitete falsche Annahme, dass Trypsin ein auf den Dünndarm abgestimmtes pH-Optimum hat.[3] Der pH-Wert im Dünndarm liegt aber im sauren bis schwach alkalischen Bereich.[4][5]

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In Zellkulturlabors wird Trypsin verwendet, um adhärente Zellen vom Boden der Kulturschalen zu lösen bzw. um Zellen zu vereinzeln. Solange man die Zellen nicht zu lange mit Trypsin behandelt, werden sie nicht geschädigt, und nur die extrazellulären Proteine werden gespalten.

In der Proteomik ist Trypsin die am häufigsten eingesetzte Protease, um für die massenspektrometrische Analyse Peptide zu erzeugen, z.B. beim In-Gel-Verdau.

Für die Chromosomenanalyse in Form eines Karyogramms werden in der GTG-Bänderungstechnik die Chromosomen mit Trypsin behandelt und anschließend nach Giemsa gefärbt.[6]

Nachweisreaktion[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

BAPNA-Test zur Bestimmung der Enzymaktivität von Trypsin

Die Aktivität von Trypsin kann durch N-Benzoyl-D,L-Arginin-p-nitroanilid (BAPNA) nachgewiesen werden. Dabei wird BAPNA durch das Trypsin am Arginin gespalten, und es entsteht p-Nitroanilin. Die Konzentration von p-Nitroanilin kann bei einer Wellenlänge von 405 nm spektroskopisch nachgewiesen werden.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. OMIM: Trypsin-1
  2. Sipos, T., and Merkel, J. R. (1970) An effect of calcium ions on the activity, heat stability, and structure of trypsin. Biochemistry, 9:2766-2775
  3. http://sandwalk.blogspot.de/2014/12/on-meaning-of-ph-optima-for-enzyme.html
  4. Dan Med Bull. 1999 Jun;46(3):183-96. Intraluminal pH of the human gastrointestinal tract. Fallingborg J
  5. Gastroenterology. 1986 Apr;90(4):958-62. Intraluminal pH in the stomach, duodenum, and proximal jejunum in normal subjects and patients with exocrine pancreatic insufficiency. Ovesen L, Bendtsen F, Tage-Jensen U, Pedersen NT, Gram BR, Rune SJ.
  6. GTG-Bänderung (G-bands by trypsin using Giemsa). Institut für Humangenetik im Universitätsklinikum Jena, abgerufen am 14. März 2011.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]