トリプシンはどのようにタンパク質を分解するのか

トリプシンはセリンプロテアーゼの一種で、リジンまたはアルギニン残基のカルボキシ側のペプチド結合を切断します（ただし、次にプロリンがある場合は除く）。この特異的な切断性は、タンパク質化学やプロテオミクスで重要なツールとなります。

1. 基質への結合

トリプシンは活性部位と基質の切断部位周辺のアミノ酸残基との相互作用により、タンパク質表面に結合します。この結合により構造変化が起こり、触媒反応が促進されます。

活性部位にはヒスチジン、アスパラギン酸、セリンの3つの残基からなる触媒トリアドが配置され、ペプチド結合の加水分解を進行させます。

ヒスチジンはプロトン供与体として働き、切断対象のペプチド結合のカルボニル酸素に水素イオン（H⁺）を付与します。これにより結合が弱まり、求核攻撃を受けやすくなります。

アスパラギン酸は一般塩基として機能し、セリン残基のヒドロキシル基からプロトンを奪います。脱プロトン化されたセリンは高い求核性を持ち、次のステップで核攻撃を行います。

活性化されたセリンのヒドロキシル基が切断対象のカルボニル炭素に攻撃し、四面体中間体を形成します。この中間体が崩壊するとペプチド結合が切断され、2つのペプチドフラグメントが生成されます。

トリプシンの基質結合ポケットは大きな側鎖を持ち、プロリンのような大きな側鎖を持つアミノ酸が切断部位に隣接することを阻止します。そのため、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後に位置するペプチド結合を選択的に切断します。

トリプシンで生成された小さなペプチドフラグメントは、タンパク質の同定、配列決定、構造解析など、さまざまな研究目的に利用されます。