Chymotrypsin, eine Familie strukturell und katalytisch homologer Serinproteasen (Proteasen), des Pankreas, in dem sie als Zymogene gebildet und gespeichert werden. Chymotrypsinogen A (pI 9,1, 245 Aminosäuren, M_r 25,67kDa) ist bei pH 8 kationisch, während Chymotrypsinogen B (pI 5,2, 248 Aminosäuren, M_r 25,76kDa) bei pH 8 anionisch ist. Aus der Schweinebauchspeicheldrüse, der das Chymotrypsinogen B fehlt, wurde Chymotrypsinogen C (M_r 31,8kDa, 281 Aminosäuren, Trp-reich) isoliert. Die aktivierten Formen besitzen unterschiedliche Substratspezifitäten. Alle Chymotrypsinogene hydrolysieren bevorzugt Tyrosyl- und Tryptophanylpeptidbindungen und -esterbindungen mit einem pH-Optimum bei 8-8,5. Chymotrypsinogen B greift auch andere Bindungen an (z.B. im Glucagon) und Chymotrypsinogen hydrolysiert zusätzlich Leucyl- und Glutaminylbindungen.
Das Chymotrypsinogen A besteht aus einer Polypeptidkette mit fünf intrachenaren Disulfidbrücken ( 1-122, 42-58, 136-201, 168-182, 191-221). Durch Trypsinaktivierung wird die Peptidbindung zwischen Arg¹⁵-Ile¹⁶ gespalten, wodurch das aktive π-C. entsteht. In einem Autolyseprozess spaltet das π-C. aus anderen π-Chymotrypsinmolekülen die Dipeptide Ser¹⁴-Arg¹⁵ und Thr¹⁴⁷-Asn¹⁴⁸ heraus. Es entsteht eine Dreikettenstruktur mit gleicher Aktivität, das α-C. Die katalytisch aktiven Aminosäuren His⁵⁷, Asp¹⁰² und Ser¹⁹⁵ sind auf den B- und C-Ketten lokalisiert (Abb. 1).
Die Tertiärstruktur des α-C. besteht meistens aus gestreckten Kettensegmenten, die durch Wasserstoffbrückenbindungen und fünf Disulfidbrücken miteinander verbunden sind. Mit Ausnahme der 11 Aminosäuren am Carboxylende der C-Kette enthält das Molekül keine α-Helices. Das aktive Zentrum befindet sich wie beim Trypsin in einer locker strukturierten Region des Moleküls mit einer taschenförmigen Einstülpung zur Aufnahme der Aminosäure des Substrats (Abb. 2). Die "Tasche" bestimmt die Substratspezifität des Enzyms. Der Ser¹⁸⁹-Rest ist tief in ihr angeordnet.
Im Verlauf der Aktivierung rotiert das Kettensegment 187-194 um 180 ° und bringt die katalytischen Aminosäuren bis auf 0,3nm an die Oberfläche des Moleküls. Die Substrathydrolyse erfolgt über ein Enzym-Acyl-Intermediat, das einen Ester zwischen der nucleophilen Hydroxylgruppe des Ser¹⁹⁵ und der Säuregruppe der zu spaltenden Peptidbindung darstellt. Der stark nucleophile Charakter des Ser¹⁹⁵ rührt vom benachbarten Protonendonor bzw. -akzeptor His⁵⁷ her. Der Effekt wird durch Asp¹⁰² verstärkt (Protonenrelais).

Chymotrypsin.Abb. 1. Aktivierung des Chymotrypsinogens.

Chymotrypsin. Abb. 2. Die Substratbindungsstelle des Chymotrypsins.