Tripsin adalah enzim di bagian pertama usus halus yang memulai pencernaan molekul protein dengan memotong rantai panjang asam amino menjadi potongan-potongan yang lebih kecil. Enzim ini adalah serin protease dari superfamili klan PA, ditemukan dalam sistem pencernaan manusia dan banyak vertebrata, tempat ia menghidrolisisprotein.[2][3] Tripsin terbentuk di usus halus ketika bentuk proenzimnya, tripsinogen yang diproduksi oleh pankreas, diaktifkan. Tripsin memotong rantai peptida terutama di sisi karboksilasam aminolisin atau arginina. Enzim ini digunakan untuk berbagai proses bioteknologi. Proses ini secara umum disebut sebagai proteolisis tripsinogen atau tripsinisasi, dan protein yang telah dicerna/diolah dengan tripsin dikatakan telah ditripsinisasi.[4]
Tripsin ditemukan pada tahun 1876 oleh Wilhelm Kühne.[5] Meskipun banyak sumber mengatakan bahwa Kühne menamakan tripsin dari kata Yunani Kuno untuk menggosok (tripsis) karena enzim tersebut pertama kali diisolasi dengan menggosok pankreas dengan bubuk kaca dan alkohol, sebenarnya Kühne menamakan tripsin dari kata Yunani Kuno thrýpto yang berarti "saya patah" atau "saya pecah".[6]
Fungsi
Di usus dua belas jari, tripsin mengkatalisis hidrolisis ikatan peptida, memecah protein menjadi peptida yang lebih kecil. Produk peptida kemudian dihidrolisis lebih lanjut menjadi asam amino melalui protease lain, membuatnya tersedia untuk diserap ke dalam aliran darah. Pencernaan tripsin merupakan langkah yang diperlukan dalam penyerapan protein, karena protein umumnya terlalu besar untuk diserap melalui lapisan usus halus.[7]
Tripsin diproduksi sebagai zimogen tripsinogen yang tidak aktif di pankreas. Ketika pankreas dirangsang oleh kolesistokinin, ia kemudian disekresikan ke bagian pertama usus halus (usus dua belas jari) melalui saluran pankreas. Begitu berada di usus halus, enzim enterokinase (juga disebut enteropeptidase) mengaktifkan tripsinogen menjadi tripsin melalui pembelahan proteolitik. Tripsin kemudian mengaktifkan tripsin tambahan, kimotripsin, dan karboksipeptidase.
Mekanisme kerja
Mekanisme enzimatiknya mirip dengan protease serina lainnya. Enzim-enzim ini mengandung triad katalitik yang terdiri dari histidina-57, aspartat-102, dan serina-195.[8] Triad katalitik ini sebelumnya disebut sistem relai muatan, yang menyiratkan abstraksi proton dari serina ke histidina dan dari histidina ke aspartat, tetapi karena bukti yang diberikan oleh NMR bahwa bentuk alkoksida serina yang dihasilkan akan memiliki tarikan yang jauh lebih kuat pada proton daripada cincin imidazola histidina, pemikiran saat ini menyatakan bahwa serina dan histidina masing-masing secara efektif memiliki bagian proton yang sama, membentuk ikatan hidrogen penghalang rendah yang pendek dengannya.[9][halamandibutuhkan] Dengan cara ini nukleofilisitassitus aktif serina meningkat, memfasilitasi serangannya pada karbon amida selama proteolisis. Reaksi enzimatik yang dikatalisis tripsin secara termodinamika menguntungkan, tetapi membutuhkan energi aktivasi yang signifikan (itu "secara kinetik tidak menguntungkan"). Selain itu, tripsin mengandung "lubang oksianion" yang dibentuk oleh atom-atom hidrogen amida tulang punggung Gly-193 dan Ser-195, yang melalui ikatan hidrogen menstabilkan muatan negatif yang terakumulasi pada oksigen amida setelah serangan nukleofilik pada karbon amida planar oleh oksigen serina menyebabkan karbon tersebut mengasumsikan geometri tetrahedral. Stabilisasi zat antara tetrahedral ini membantu mengurangi hambatan energi pembentukannya dan bersamaan dengan penurunan energi bebas dari keadaan transisi. Pengikatan preferensial dari keadaan transisi merupakan fitur utama kimia enzim.
Residu aspartat negatif (Asp 189) yang terletak di kantong katalitik (S1) tripsin bertanggung jawab untuk menarik dan menstabilkan lisin dan/atau arginina yang bermuatan positif, dan dengan demikian bertanggung jawab atas spesifisitas enzim. Ini berarti bahwa tripsin dominan membelah protein di sisi karboksil (atau "sisi C-terminal") dari asam amino lisin dan arginina kecuali ketika salah satunya terikat pada prolina C-terminal,[10] meskipun data spektrometri massa skala besar menunjukkan pembelahan terjadi bahkan dengan prolina.[11] Tripsin dianggap sebagai endopeptidase, yaitu pembelahan terjadi di dalam rantai polipeptida daripada di asam amino terminal yang terletak di ujung polipeptida.
Properti
Tripsin manusia memiliki suhu operasi optimal sekitar 37°C.[12] Sebaliknya, ikan kod Atlantik memiliki beberapa jenis tripsin agar dapat bertahan hidup pada suhu tubuh yang berbeda. Tripsin ikan kod meliputi tripsin I dengan rentang aktivitas 4 hingga 65°C (39 hingga 149°F) dan aktivitas maksimal pada 55°C (131°F), serta tripsin Y dengan rentang 2 hingga 30°C (36 hingga 86°F) dan aktivitas maksimal pada 21°C (70°F).[13]
Sebagai protein, tripsin memiliki berbagai berat molekul tergantung pada sumbernya. Misalnya berat molekul 23,3 kDa dilaporkan untuk tripsin dari sumber sapi dan babi.
Aktivitas tripsin tidak terpengaruh oleh penghambat enzim tosil fenilalanil klorometil keton, TPCK, yang menonaktifkan kimotripsin.
Tripsin harus disimpan pada suhu yang sangat dingin (antara -20 dan -80°C) untuk mencegah autolisis, yang juga dapat dihambat oleh penyimpanan tripsin pada pH 3 atau dengan menggunakan tripsin yang dimodifikasi oleh metilasi reduktif. Ketika pH disesuaikan kembali ke pH 8, aktivitas kembali.
Isozim
Gen manusia ini mengkode protein dengan aktivitas enzim tripsin:
Isoform tripsin lainnya juga dapat ditemukan pada organisme lain.
Signifikansi klinis
Aktivasi tripsin dari pembelahan proteolitik tripsinogen di pankreas dapat menyebabkan serangkaian kejadian yang menyebabkan pankreas mencerna dirinya sendiri, sehingga mengakibatkan pankreatitis. Salah satu konsekuensi dari penyakit resesif autosomal fibrosis sistik adalah kekurangan pengangkutan tripsin dan enzim pencernaan lainnya dari pankreas. Hal ini menyebabkan gangguan yang disebut ileus mekonium, yang melibatkan obstruksi usus (ileus) karena mekonium yang terlalu kental, yang biasanya dipecah oleh tripsin dan protease lainnya, kemudian dikeluarkan melalui feses.[14]
Kegunaan
Tripsin tersedia dalam jumlah tinggi di pankreas, dan dapat dimurnikan dengan mudah. Oleh karena itu, tripsin telah digunakan secara luas dalam berbagai proses bioteknologi.
Di laboratorium kultur jaringan, tripsin digunakan untuk menangguhkan kembali sel-sel yang melekat pada dinding cawan kultur sel selama proses pemanenan sel.[15] Beberapa jenis sel melekat pada sisi dan dasar cawan saat dikultur secara in vitro. Tripsin digunakan untuk membelah protein yang menahan sel-sel yang dikultur pada cawan, sehingga sel-sel dapat dikeluarkan dari cawan.
Tripsin juga dapat digunakan untuk memisahkan sel-sel yang dibedah (misalnya, sebelum fiksasi dan penyortiran sel).
Tripsin dapat digunakan untuk memecah kasein dalam ASI. Jika tripsin ditambahkan ke larutan susu bubuk, pemecahan kasein menyebabkan susu menjadi bening. Laju reaksi dapat diukur dengan menggunakan jumlah waktu yang dibutuhkan agar susu menjadi bening.
Tripsin umumnya digunakan dalam penelitian biologi selama eksperimen proteomika untuk mencerna protein menjadi peptida untuk analisis spektrometri massa, misalnya pencernaan dalam gel. Tripsin sangat cocok untuk ini, karena memiliki spesifisitas yang sangat jelas, karena hanya menghidrolisis ikatan peptida di mana gugus karbonil disumbangkan baik oleh residu arginina atau lisin.
Tripsin juga dapat digunakan untuk melarutkan bekuan darah dalam bentuk mikroba dan mengobati peradangan dalam bentuk pankreas.
Dalam kedokteran hewan, tripsin merupakan bahan dalam produk semprotan luka, seperti Debrisol, untuk melarutkan jaringan mati dan nanah dalam luka pada kuda, sapi, anjing, dan kucing.[16]
Di India, Tripsin - Kimotripsin banyak diresepkan untuk mengurangi peradangan selama pemulihan radang tenggorokan dan bedah. Penggunaan di luar India belum terdokumentasi dengan baik dan sebagian besar makalah yang ditulis tentang efektivitasnya dalam situasi yang disebutkan di atas didanai oleh Torrent Pharmaceuticals yang merupakan salah satu merek utama yang membuat tablet ini di India.[17][18]
Dalam makanan
Persiapan protease komersial biasanya terdiri dari campuran berbagai enzim protease yang sering kali mengandung tripsin. Preparat ini banyak digunakan dalam pengolahan makanan:[19]
sebagai enzim pemanggang untuk meningkatkan kelenturan adonan
dalam ekstraksi bumbu dan perasa dari protein nabati atau hewani serta dalam pembuatan saus
untuk mengendalikan pembentukan aroma dalam keju dan produk susu
untuk meningkatkan tekstur produk ikan
untuk mengempukkan daging
selama stabilisasi dingin bir
dalam produksi makanan hipoalergenik di mana protease memecah protein alergenik tertentu menjadi peptida nonalergenik, misalnya protease digunakan untuk memproduksi makanan bayi hipoalergenik dari susu sapi, sehingga mengurangi risiko bayi mengembangkan alergi susu.
Penghambat tripsin
Untuk mencegah aksi tripsin aktif di pankreas, yang dapat sangat merusak, penghambat seperti BPTI dan SPINK1 di pankreas dan α1-antitripsin dalam serum hadir sebagai bagian dari pertahanan terhadap aktivasi yang tidak tepat. Setiap tripsin yang terbentuk sebelum waktunya dari tripsinogen yang tidak aktif kemudian diikat oleh penghambat. Interaksi protein-protein antara tripsin dan penghambatnya adalah salah satu ikatan yang paling ketat, dan tripsin diikat oleh beberapa penghambat pankreasnya hampir tidak dapat diubah lagi.[20] Berbeda dengan hampir semua rakitan protein yang diketahui, beberapa kompleks tripsin yang diikat oleh penghambatnya tidak mudah terdisosiasi setelah pengobatan dengan urea 8M.[21]
Penghambat tripsin dapat berfungsi sebagai alat saat mengatasi gangguan metabolik dan obesitas. Gangguan metabolik, obesitas, dan kelebihan berat badan diketahui meningkatkan prevalensi penyakit kronis yang tidak menular. Merupakan kepentingan kebijakan kesehatan masyarakat untuk mengeksplorasi berbagai cara untuk mengurangi kejadian ini termasuk penggunaan penghambat tripsin. Penghambat ini memiliki kemampuan untuk mengurangi kanker usus besar, payudara, kulit, dan prostat melalui aktivitas radioprotektif dan antikarsinogenik. Penghambat tripsin dapat bertindak sebagai mekanisme pengaturan untuk mengendalikan pelepasan protease neutrofil dan menghindari kerusakan jaringan yang signifikan.[22] Sehubungan dengan kondisi kardiovaskular yang terkait dengan aktivitas protease serin yang tidak produktif, penghambat tripsin dapat memblokir aktivitasnya dalam agregasi trombosit, fibrinolisis, koagulasi, dan pembekuan darah.
Multifungsi penghambat tripsin termasuk menjadi penghambat protease potensial untuk aktivitas AMP. Sementara mekanisme aksi antibakteri penghambat tripsin tidak jelas, penelitian telah bertujuan untuk mempelajari mekanismenya sebagai aplikasi potensial dalam pengobatan infeksi bakteri. Penelitian dan mikroskopi pemindaian menunjukkan efek antibakteri pada membran bakteri dari Staphylococcus aureus. Penghambat tripsin dari kulit amfibi menunjukkan peningkatan kematian bakteri yang memengaruhi dinding sel dan membran Staphylococcus aureus. Penelitian juga menganalisis aksi antibakteri dalam peptida penghambat tripsin, protein, dan E. coli. Hasilnya menunjukkan pencegahan pertumbuhan bakteri yang cukup. Namun, penghambat tripsin harus memenuhi kriteria tertentu untuk digunakan dalam makanan dan perawatan medis.[23]
alternatif tripsin
Pencernaan tripsin pada matriks ekstraseluler merupakan praktik umum dalam kultur sel. Namun, degradasi enzimatik sel ini dapat berdampak negatif pada viabilitas sel dan penanda permukaan, terutama pada sel punca. Ada alternatif yang lebih lembut daripada tripsin seperti Accutase yang tidak memengaruhi penanda permukaan seperti cd14, cd117, cd49f, cd292.[24][25] Namun Accutase menurunkan kadar permukaan FasL dan reseptor Fas pada makrofag, reseptor ini dikaitkan dengan sitotoksisitas sel dalam sistem imun dan juga dapat memfasilitasi kematian sel terkait apoptosis.[26]
ProAlanase juga dapat berfungsi sebagai alternatif Tripsin dalam aplikasi proteomik. ProAlanase adalah protease jamur Aspergillus niger yang dapat mencapai aktivitas proteolitik dan spesifisitas tinggi untuk pencernaan dalam kondisi yang tepat. ProAnalase, protease prolil-endopeptidase asam, yang sebelumnya dipelajari sebagai An-PEP, telah diamati dalam berbagai percobaan untuk menentukan spesifisitasnya. ProAnalase bekerja secara optimal dalam aplikasi LC-MS dengan waktu pencernaan yang singkat dan pH yang sangat asam.[27]
↑The German physiologist Wilhelm Kühne (1837-1900) discovered trypsin in 1876. See: Kühne W (1877). "Über das Trypsin (Enzym des Pankreas)". Verhandlungen des Naturhistorisch-medicinischen Vereins zu Heidelberg. new series. 1 (3): 194–198 – via Google Books.
↑Kühne W (March 6, 1876). "Ueber das Trypsin (Enzym des Pankreas)"[About trypsin (enzyme of the pancreas)]. Dalam Naturhistorisch-medizinischen Verein (ed.). Verhandlungen des Naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg[Negotiations by the Natural History Medical Association in Heidelberg] (dalam bahasa Jerman). Heidelberg, Germany: Carl Winter's Universitätsbuchhandlung (dipublikasikan 1877). hlm.194–8 – via Archive.org.
↑Girolami, Gregory S. (2024). "Origin and Likely Etymology of the Word 'Trypsin'". Bull. Hist. Chem. 49 (1): 59–60.
↑"Digestion of Proteins". Elective course (Clinical biochemistry). Ternopil National Medical University. July 14, 2015. Diarsipkan dari asli tanggal August 8, 2020. Diakses tanggal April 11, 2020.
↑Chelulei Cheison S, Brand J, Leeb E, Kulozik U (March 2011). "Analysis of the effect of temperature changes combined with different alkaline pH on the β-lactoglobulin trypsin hydrolysis pattern using MALDI-TOF-MS/MS". Journal of Agricultural and Food Chemistry. 59 (5): 1572–81. Bibcode:2011JAFC...59.1572C. doi:10.1021/jf1039876. PMID21319805.
↑Levilliers N, Péron M, Arrio B, Pudles J (October 1970). "On the mechanism of action of proteolytic inhibitors. IV. Effect of 8 M urea on the stability of trypsin in trypsin-inhibitor complexes". Archives of Biochemistry and Biophysics. 140 (2): 474–83. doi:10.1016/0003-9861(70)90091-3. PMID5528741.
↑Quan Y, Yan Y, Wang X, Fu Q, Wang W, Wu J, Yang G, Ren J, Wang Y (2012). "Impact of cell dissociation on identification of breast cancer stem cells". Cancer Biomarkers. 12 (3): 125–33. doi:10.3233/CBM-130300. PMID23481571.
Brosens JJ, Salker MS, Teklenburg G, Nautiyal J, Salter S, Lucas ES, Steel JH, Christian M, Chan YW, Boomsma CM, Moore JD, Hartshorne GM, Sućurović S, Mulac-Jericevic B, Heijnen CJ, Quenby S, Koerkamp MJ, Holstege FC, Shmygol A, Macklon NS (February 2014). "Uterine selection of human embryos at implantation". Scientific Reports. 4: 3894. Bibcode:2014NatSR...4.3894B. doi:10.1038/srep03894. PMC3915549. PMID24503642. Article number 3894. Diakses tanggal 15 March 2019. Article on the role of trypsin in the implantation of human embryos. Pemeliharaan CS1: Postscript (link)
.png)
