Nghĩa khác của Protease là enzyme thủy phân protei

Rất nhiều người có thể chưa biết về hai cách gọi “Enzyme phân giải protein và enzyme thủy phân protein” thực chất là một, để chỉ protease. Vậy Enzyme Protease là gì?

Bản chất của enzyme là protein được sinh vật tổng hợp nên, tham gia vào các phản ứng hóa sinh học. Mỗi enzyme đều có tác dụng chọn lọc đối với một cơ chất hoặc một loại cơ chất nhất định, tính chất chọn lọc này được gọi là tính đặc hiệu của enzyme. Enzyme protease tất nhiên sẽ mang đầy đủ các đặc tính chung của enzyme, đó là:

An toàn với sinh vật, môi trường

Enzyme giống như các chất xúc tác, nó không bị tiêu thụ trong các phản ứng hóa học và không làm thay đổi sự cân bằng hóa học (papain)

Có thể tham gia xúc tác trong toàn bộ các giai đoạn của phản ứng, bất kể trong hay ngoài cơ thể.

Tính linh hoạt cao, hoạt động ngay cả khi bị tách khỏi tế bào gốc

Cách enzyme tồn tại, hoạt động đều được quy định bởi gen, cùng với đó là sự phụ thuộc vào các điều kiện phản ứng.

Enzyme có tính chọn lọc (tính đặc hiệu) cao, sự chọn lọc của enzyme đến từ cấu trúc bậc 3 của nó.

Enzyme tăng tốc độ phản ứng bằng cách làm giảm năng lượng hoạt hóa

Cấu tạo và cơ chế xúc tác

Enzyme protease xúc tác thủy phân các liên kết peptit (-CO-NH-) trong phân tử protein giải phóng các acid amin, pepton hoặc dittripepton (enzyme phân giải protein)

Trong cấu tạo của enzyme protease, ở vùng trung tâm hoạt động của nó là bộ 3 amino acid Asp-His-Ser. Đây là bộ 3 amino acid truyền thống của serine protease.

Đây là nhóm peptidase lớn nhất và được phát hiện ở mọi giới sinh vật như sinh vật nhân thực, sinh vật nhân sơ, cổ khuẩn và virus.

Cơ chế xúc tác phản ứng thủy phân chung của các enzyme protease về cơ bản thông qua hai bước chính:

Bước 1: Acyl hóa: hình thành liên kết cộng hóa trị giữa nhóm -OH của serine với nguyên tử cacbon trong nhóm cacboxyl của phân tử cơ chất nhờ có hỗ trợ của nhóm imidazole từ histidine.

Bước 2: Khử acyl hóa: phức hệ acyl – enzyme bị thủy phân bởi phân tử H2O theo chiều ngược lại của bước một. Trong đó, nhóm imidazole chuyển proton của gốc -OH từ serine cho nhóm amine để tái sinh lại enzyme.

Phân loại các protease

Dựa vào vị trí tác dụng lên các peptide mà các protease được chia làm 2 nhóm chính:

Endopeptidase: Đây là enzyme phân cắt protein, phá vỡ các liên kết peptit trong phân tử protein. Kết quả của phản ứng endopeptidase cho ra protein đã bị tách thành các chuỗi peptit. Hơn nữa, chuỗi peptit là trình tự của các axit amin. Do đó, các axit amin đơn lẻ không chịu tác động của endopeptidase. Đại diện cho nhóm này là các enzyme như Pepsin, Chymotrypsin, Thermolysin và Trypsin.

Exopeptidase: Đây là các enzyme xúc tác việc phá vỡ các liên kết peptit ở các đầu cuối và loại bỏ các axit amin đơn lẻ khỏi phân tử protein.

Exopeptidase còn được chia thành 2 loại nhỏ là carboxypeptidase và aminopeptidase. Dipeptidase là một tên khác được sử dụng để chỉ exopeptidase.

Papain là gì?

Ngoài ra các protease còn được phân loại dựa vùng pH mà enzyme hoạt động tối ưu nhất:

Protease acid: pepsin, renin,… hoạt động ở vùng pH acid 2-4.

Protease trung tính: như papain từ quả đu đủ, bromelain từ quả dứa,… hoạt động ở vùng pH trung tính 7-8.

Protease kiềm: trypsin, chymotrypsin,… hoạt động ở vùng pH kiềm 9-11.

Ngoài các cách trên, ta còn có thể phân làm 2 loại khác là: Enzyme protease nội bào Enzyme protease ngoại bào