454 Chapter 15 Enzyme RegulationZym

454 Chapter 15 Enzyme Regulation
Zymogens Are Inactive Precursors of Enzymes
Most proteins become fully active as their synthesis is completed and they sponta-
neously fold into their native, three-dimensional conformations. Some proteins, how-
ever, are synthesized as inactive precursors, called zymogens or proenzymes, that ac-
quire full activity only upon specific proteolytic cleavage of one or several of their
peptide bonds. Unlike allosteric regulation or covalent modification, zymogen activa-
tion by specific proteolysis is an irreversible process. Activation of enzymes and other
physiologically important proteins by specific proteolysis is a strategy frequently ex-
ploited by biological systems to switch on processes at the appropriate time and place,
as the following examples illustrate.
Insulin Some protein hormones are synthesized in the form of inactive precursor
molecules, from which the active hormone is derived by proteolysis. For instance,
insulin, an important metabolic regulator, is generated by proteolytic excision of a
specific peptide from proinsulin (Figure 15.2).
Proteolytic Enzymes of the Digestive Tract Enzymes of the digestive tract that
serve to hydrolyze dietary proteins are synthesized in the stomach and pancreas as
zymogens (Table 15.1). Only upon proteolytic activation are these enzymes able to
form a catalytically active substrate-binding site. The activation of chymotrypsino-
gen is an interesting example (Figure 15.3). Chymotrypsinogen is a 245-residue
polypeptide chain crosslinked by five disulfide bonds. Chymotrypsinogen is con-
verted to an enzymatically active form called -chymotrypsin when trypsin cleaves
the peptide bond joining Arg15 and Ile16. The enzymatically active -chymotrypsin
acts upon other -chymotrypsin molecules, excising two dipeptides: Ser14–Arg15
Proinsulin
Val
Phe
NH3
1
Asn
Gln
His
Leu
Cys
Gly
Ser
His
Leu
Val
Glu
Ala
Leu
Tyr
Leu
Val
Cys
Gly
Glu
Arg
Gly
Phe
Phe
Tyr
Thr
Pro
Thr
10
20
30
Arg Arg Glu Ala
Glu
Asp
Leu
Gln
Val
Gly
Gln
Val
Glu
Leu
Gly
Gly
Gly
Leu
Gly
Ala
Gly
Ser
Leu
Gln
Pro
Leu
Ala
Leu
Glu
Gly
Leu
Ser Gln
Gln
Lys
Arg
Gly
40
50
60
65
Ile
Val
Glu
Gln
Cys
Cys
Thr
Ser
Ile
Cys
Ser
Leu
Tyr
Gln
Leu
Glu
Asn
Tyr
Cys
Asn
1
10
21
COO–
S
S
S
S
S
S
Connecting
peptide
Insulin
Val
Phe
NH3
1
Asn
Gln
His
Leu
Cys
Gly
Ser
His
Leu
Val
Glu
Ala
Leu
Tyr
Leu
Val
Cys
Gly
Glu
Arg
Gly
Phe
Phe
Tyr
Thr
Lys
Thr
10
20
30
Gly
Ile
Val
Glu
Gln
Cys
Cys
Thr
Ser
Ile
Cys
Ser
Leu
Tyr
Gln
Leu
Glu
Asn
Tyr
Cys
Asn
1
10
21
COO–
S
S
S
S
S
S
Pro
Lys
FIGURE 15.2 Proinsulin is an 86-residue precursor to in-
sulin (the sequence shown here is human proinsulin).
Proteolytic removal of residues 31 to 65 yields insulin.
Residues 1 through 30 (the B chain) remain linked to
residues 66 through 87 (the A chain) by a pair of inter-
chain disulfide bridges.
1 245
Chymotrypsinogen (inactive zymogen)
Cleavage at Arg15
by trypsin
1
-Chymotrypsin (active enzyme)
Self-digestion at Leu13,
Tyr146, and Asn148 by
-chymotrypsin
Ser Thr Asn
1
-Chymotrypsin (active enzyme)
13 16 146 149 245
Leu Ile Tyr Ala
Arg
13
13
245
14 15 147 148
14 15 147 148
14 15 147 148
ANIMATED FIGURE 15.3 The proteo-
lytic activation of chymotrypsinogen. See this figure
animated at www.cengage.com/login.
Origin Zymogen Active Protease
Pancreas Trypsinogen Trypsin
Pancreas Chymotrypsinogen Chymotrypsin
Pancreas Procarboxypeptidase Carboxypeptidase
Pancreas Proelastase Elastase
Stomach Pepsinogen Pepsin
TABLE 15.1 Pancreatic and Gastric Zymogens

Kết quả (Việt) 1:

454 chương 15 Enzyme quy địnhZymogens là các tiền chất không hoạt động của các enzymHầu hết các protein trở thành hoàn toàn hoạt động như tổng hợp của họ hoàn thành và họ sponta -neously gấp thành của dạng bản xứ, ba chiều. Một số protein, làm thế nào-bao giờ hết, được tổng hợp là tiền chất không hoạt động, được gọi là zymogens hoặc proenzymes, rằng ac-quire đầy đủ hoạt động chỉ khi cleavage proteolytic cụ thể của một hoặc một số của họpeptide trái phiếu. Không giống như allosteric quy định hoặc cộng hoá trị sửa đổi, zymogen activa-tion bởi proteolysis cụ thể là một quá trình không thể đảo ngược. Kích hoạt của enzyme và khácSinh lý quan trọng protein bởi proteolysis cụ thể là một chiến lược thường xuyên ex -ploited bởi các hệ thống sinh học chuyển đổi trên quy trình lúc thời gian thích hợp và địa điểm,như ví dụ sau đây minh họa.Insulin một số kích thích tố protein được tổng hợp trong các hình thức tiền thân của không hoạt độngphân tử, mà từ đó các nội tiết tố hoạt động có nguồn gốc của proteolysis. Ví dụ,insulin, một điều trao đổi chất quan trọng, được tạo ra bằng cách cắt bỏ proteolytic của mộtcụ thể peptide từ proinsulin (con số 15.2).Proteolytic enzym của các enzym tiêu hóa đường của đường tiêu hóa mànhằm mục đích hydrolyze chế độ ăn uống protein được tổng hợp trong dạ dày và tuyến tụy làzymogens (bảng 15.1). Chỉ sau khi kích hoạt proteolytic có các enzyme thểtạo thành một bề mặt-ràng buộc catalytically hoạt động trang web. Kích hoạt của chymotrypsino-gen is an interesting example (Figure 15.3). Chymotrypsinogen is a 245-residuepolypeptide chain crosslinked by five disulfide bonds. Chymotrypsinogen is con-verted to an enzymatically active form called -chymotrypsin when trypsin cleavesthe peptide bond joining Arg15 and Ile16. The enzymatically active -chymotrypsinacts upon other -chymotrypsin molecules, excising two dipeptides: Ser14–Arg15ProinsulinValPheNH31AsnGlnHisLeuCysGlySerHisLeuValGluAlaLeuTyrLeuValCysGlyGluArgGlyPhePheTyrThrProThr102030Arg Arg Glu AlaGluAspLeuGlnValGlyGlnValGluLeuGlyGlyGlyLeuGlyAlaGlySerLeuGlnProLeuAlaLeuGluGlyLeuSer GlnGlnLysArgGly40506065IleValGluGlnCysCysThrSerIleCysSerLeuTyrGlnLeuGluAsnTyrCysAsn11021COO–SSSSSSConnectingpeptideInsulinValPheNH31AsnGlnHisLeuCysGlySerHisLeuValGluAlaLeuTyrLeuValCysGlyGluArgGlyPhePheTyrThrLysThr102030GlyIleValGluGlnCysCysThrSerIleCysSerLeuTyrGlnLeuGluAsnTyrCysAsn11021COO–SSSSSSProLysFIGURE 15.2 Proinsulin is an 86-residue precursor to in-sulin (the sequence shown here is human proinsulin).Proteolytic removal of residues 31 to 65 yields insulin.Residues 1 through 30 (the B chain) remain linked toresidues 66 through 87 (the A chain) by a pair of inter-chain disulfide bridges.1 245Chymotrypsinogen (inactive zymogen)Cleavage at Arg15by trypsin1 -Chymotrypsin (active enzyme)Self-digestion at Leu13,Tyr146, and Asn148 by -chymotrypsinSer Thr Asn1-Chymotrypsin (active enzyme)13 16 146 149 245Leu Ile Tyr AlaArg131324514 15 147 14814 15 147 14814 15 147 148ANIMATED FIGURE 15.3 The proteo-lytic activation of chymotrypsinogen. See this figureanimated at www.cengage.com/login.Origin Zymogen Active ProteasePancreas Trypsinogen TrypsinPancreas Chymotrypsinogen ChymotrypsinPancreas Procarboxypeptidase CarboxypeptidasePancreas Proelastase ElastaseStomach Pepsinogen PepsinTABLE 15.1 Pancreatic and Gastric Zymogens