トリプシンはどのようにタンパク質を消化しますか？

トリプシンは、いずれかの残基にプロリンが続く場合を除き、リジンまたはアルギニン残基のカルボン側側にペプチド結合を特異的に切断するセリンプロテアーゼ酵素です。トリプシンのこの特定の切断特性は、タンパク質化学、特にタンパク質シーケンスとプロテオミクスにおいて貴重なツールになります。トリプシンがタンパク質をどのように消化するかについての段階的な説明です。

結合：トリプシンは、その活性部位と切断部位を囲むアミノ酸残基との間の特定の相互作用を介して、タンパク質基質の表面に結合します。この結合は、触媒反応を促進する立体構造の変化を誘発します。

触媒：トリプシンの活性部位には、ヒスチジン、アスパラギン酸、セリンの3つのアミノ酸残基で構成される触媒トライアドが含まれています。これらの残基は、ペプチド結合の加水分解（切断）を促進するために連携します。

ヒスチジン：ヒスチジンはプロトンドナーとして作用し、硬性ペプチド結合のカルボニル酸素に水素イオン（H+）を移します。このプロトン化は結合を弱め、求核攻撃の影響を受けやすくします。

アスパラギン酸：アスパラギン酸は一般的な塩基として機能し、セリン残基のヒドロキシル基からプロトンを抽象化します。この脱プロトン化は、反応性の高いセリンヒドロキシル基を生成します。

セリン：活性化されたセリンヒドロキシル基は、肥料ペプチド結合のカルボニル炭素を攻撃し、四面体中間体を形成します。その後、この中間体は崩壊し、ペプチド結合の切断と2つのペプチドフラグメントの放出をもたらします。

特異性：トリプシンは、基質結合ポケットにかさばる側鎖が存在するため、切断パターンに特異性を示します。このかさばる側鎖は、切断部位の隣にある大きな側鎖（プロリンなど）を伴うアミノ酸の結合を防ぎます。その結果、トリプシンは優先的にペプチド結合を切断し、その後にリジンまたはアルギニンの残基が続いている場合を除き、それに続く場合を除きます。

特定のペプチド結合を選択的に切断することにより、トリプシンは、タンパク質の同定、シーケンス、特性評価など、さまざまな目的でさらに分析または分離できる小さなペプチドフラグメントのセットを生成します。