α-胰凝乳蛋白酶(Chymotrypsin)也称糜蛋白酶,肽水解酶,E.C.3.4.21.1或3.4.4.5,是一种典型的色氨酸(Trp)蛋白酶,脊椎动物的消化酶。是从牛(猪)的新鲜胰腺中提取分离出的肽链内切酶。α-糜蛋白酶的一级结构和立体结构已被阐明,是由个氨基酸残基组成的单一肽链,分子中有5对二硫键。呈白色、微黄色结晶或无定形粉末,易溶于水,不溶于有机溶剂。相对分子质量,最适PH8~9。干态稳定,水溶液中会迅速失活,以PH3~4的水溶液为最稳定。作用于蛋白质时,优先水解L-酪氨酸(L-Tyr)和L-苯丙氨酸(L-Phe)的羧基所形成的肽键。
一、概况
1.反应
胰凝乳蛋白酶,亦就是肽链内切酶,它是一种主要的蛋白水解酶。此酶能催化水解酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸的L-异构体构成的肽键。它也能作用酰胺类化合物和某些酯。反应最适pH值约为8左右,但随所用的底物而改变。
2.米氏常数
3.专一性
各种形式的胰凝乳蛋白酶,不但能催化蛋白质与多肽水解,也能催化芳族氨基酸的酯与酰胺水解。芳族氨基酸例如苯丙氨酸与酪氨酸的羧基构成的肽链最容易被水解。催化水解活性按下述顺序递降:酯类酰胺类蛋白质。氮原子上取代的酪氨酸的酯类颇易起水解反应。然而,色氨酸、已氨酸、戊氨酸和蛋氨酸的酯类水解作用很慢。胰凝乳蛋白酶亦能作用酪蛋白。
4.抑制剂与激活剂
Ca+既是激活剂,又是稳定剂。抑制剂包括某些重金属、天然的胰蛋白酶抑制剂和有机磷化合物。
5.纯度要求
高纯度的胰凝乳蛋白酶已有市售供应,每毫克蛋白含10,单位酶活性。
6.意义
胰凝乳蛋白酶原来源于胰脏中,它是胰凝乳蛋白酶的无活性的前体。胰脏中业已发现两种胰凝乳蛋白酶原,即A与B。这些酶原被胰蛋白酶激活作用及其自身催化转化作用,由下列图示说明。
当胰凝乳蛋白酶原与胰蛋白酶的克分子比值为30:1时,则能迅速进行激活作用。使胰凝乳蛋白酶原A中丝氨酸-14-精氨酸15与苏氨酸--天冬酰胺-的肽链被裂解,则生成a-胰凝乳蛋白酶。通过电泳分析、离子交换树脂层析和测定不同底物水解速度的差异,则可鉴别出各种形态的胰凝乳蛋白酶。
7.稳定性
此冷冻干燥的酶制剂保存在4℃下,可稳定几年之久,而以溶液状态(pH3.0)保存,仅稳定几天时间。
二、测定方法
胰凝乳蛋白酶的测定方法有分光光度法、荧光法和电化法。
1.分光光度法
这是最早的方法之一,在Ca+激活剂存在下,胰凝乳蛋白酶能水解酪蛋白,尔后,将剩余的酪蛋白底物沉淀,用分光光度法于nm处测量水解产物即色氨酸与酪氨酸的含量。每作一次样品测定需要1小时以上,这样的分析速度,按照现代快速测定结果的标准仍是不能令人满意的。
有人曾提出几种测定胰凝乳蛋白酶的比色方法。使用一种酰剂(N反式肉桂酰)对胰凝乳蛋白酶以分光光度法进行活性中心滴定。由于试剂与酶的活性中心进行反应,因而,得出的结果即为酶浓度的绝对量。使用2-硝基-4-羧基苯-N-N-二苯氨基甲酸酯直接测定胰凝乳蛋白酶活性,此化合物与酶反应则产生二苯氨基甲酰-胰凝乳蛋白酶与黄色的3-硝基-4-羟基苯甲酸。
几种胰凝乳蛋白酶的生色底物:N-苄碳酰-L-酪氨酸-对硝基苯酯,N苯甲酰L-酪氨酸-对硝基苯胺,N乙酰-L-酪氨酸乙酯(ATEE)以及N苯甲L-酪氨酸乙酯(BTEE)。ATEE已被广泛用于测定胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶。
对于胰凝乳蛋白酶的测定,BTEE属于最有效的底物,因为它能完全抗拒胰蛋白酶的水解,在此方法中,可根据在nm处吸光率的变化来测定BTEE的水解速度。一个活性单位等于在pH为78与25℃下,每分钟水解一个微克分子的底物。
2.荧光法
采用了N-乙酰-L-色氨酸乙酯与N-乙酰-L-酪氨酸乙酯作为胰凝乳蛋白酶的底物。由色氨酸或酪氨酸所产生荧光的速度即表示酶的实际含量。
还可以使用荧光素二丁酸酯作为胰凝乳蛋白酶的底物。此方法是根据这种无荧光的酯能被胰凝乳蛋白酶水解的原理于是可测定溶液中所生成的荧光素,据此所产生的荧光变化速率(荧光度差值/分钟),即可换算成酶的活性。
激发波长为nm,发射波长为nm。
对于每毫升含0.~1.30毫克的a-,β-或v-胰凝乳蛋白酶,在1~2分钟内即可测定出,其相对标准误差约为2%。脂肪酶会有干扰。
荧光素二丁酸酯是一种相当稳定的底物。一般以甲基溶纤剂配制成10-3M浓度的底物贮备液,置于冰箱中贮藏,每次测定前,用缓冲液进行稀释。
另一种一种快速、高灵敏测定a-胰凝乳蛋白酶的荧光法,是依据酶促水解N-苄氧基羧基-L-苯丙氨酸β-萘酚酯而释放出β-萘酚的原理,直接记录β-萘酚在发射波长范围内的荧光强度。对于极其微量的5x10-2毫微克的a-胰凝乳蛋白酶颇易测出。
8.电化法
电化法检测胰凝乳蛋白酶的活性原理是按照此酶与二苯基羰酰氟化物以1:1克分子的化学当量起反应,每个有活性的酶分子将释放一个氟离子。然后,应用氟离子选择性电极来测量所释放的氟离子,由此可测定胰凝乳蛋白酶的活性。