Enzyme phân giải protein

Enzyme phân giải protein (còn gọi là proteinase hoặc peptidase) (EC.3.4.) là nhóm enzym thủy phân có khả năng cắt liên kết peptide (-CO~NH-) trong các phân tử polypeptide, protein, và các chất nền tương tự thành amino acid tự do hoặc peptide ngắn hơn. Các protease khác nhau có thể xúc tác theo các cơ chế khác nhau trong cùng một phản ứng.

Phân loại

Theo hệ thống phân loại MEROPS Lưu trữ 2006-11-14 tại Wayback Machine, protease subtilisin (EC.3.4.21.62) thuộc nhóm SB của serine protease (EC.3.4.21.-), đặc trưng bởi sự hiện diện của serine (Ser) trong trung tâm xúc tác của enzyme. Bên cạnh subtilisin, nhóm SB còn bao gồm các protease tham gia vào việc xử lý tiền hormone như KEX2 protease, furin và PC2.

Đặc điểm hóa học

Các protease thuộc họ S8A đều có một miền cấu trúc ổn định với 7 nếp gấp β bao quanh bởi 9 vòng xoắn α. Trung tâm hoạt động của enzyme này là bộ ba amino acid đặc trưng của serine protease, bao gồm Asp-His-Ser. Nhóm serine protease là nhóm peptidase lớn nhất và xuất hiện ở tất cả các sinh vật như sinh vật nhân thực, sinh vật nhân sơ, cổ khuẩn và virus. Những enzyme này đều thực hiện phản ứng thủy phân theo một cơ chế xúc tác chung gồm hai bước chính (Barrett, 1994):

a) Bước 1, acyl hóa: hình thành liên kết cộng hóa trị giữa nhóm -OH của serine với nguyên tử carbon trong nhóm carboxyl của phân tử cơ chất, nhờ sự hỗ trợ của nhóm imidazole từ histidine.

b) Bước 2, khử acyl hóa: phức hợp acyl - enzyme bị phân hủy bởi phân tử H2O theo hướng ngược lại của bước một. Trong quá trình này, nhóm imidazole chuyển proton từ nhóm -OH của serine sang nhóm amine để tái sinh enzyme.

Ứng dụng

- Chất tẩy rửa: Protease là thành phần quan trọng trong tất cả các loại chất tẩy rửa, từ những sản phẩm dùng trong gia đình đến các loại làm sạch kính, răng giả và kem đánh răng. Enzyme thường được ứng dụng nhiều nhất trong bột giặt, với các protease có khả năng phân hủy rộng giúp loại bỏ các vết bẩn từ thức ăn, máu và các chất bài tiết của cơ thể.

- Ngành thuộc da: Quá trình chế biến da bao gồm nhiều bước như ngâm ướt, tẩy lông, làm mềm và thuộc da. Thay vì sử dụng hóa chất độc hại như natri sunfit, gây ô nhiễm nghiêm trọng, enzyme đã chứng minh hiệu quả trong việc nâng cao chất lượng da và giảm thiểu ô nhiễm. Protease, nhờ vào khả năng phân hủy các thành phần phi collagen của da và loại bỏ các protein phi fibrin, đã được ứng dụng thành công trong quá trình thuộc da.

- Protease kiềm từ Bacillus có khả năng tạo ra với số lượng lớn, bền vững và hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ và pH cao. Do đó, chúng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như xử lý phim X-quang đã qua sử dụng để thu hồi bạc, làm nước mắm cá, sản xuất thức ăn gia súc, xử lý chất thải từ động vật giáp xác và xử lý rác thải trong các lò mổ gia cầm.

Chú thích