ペプシン

ペプシンはアスパラギン酸プロテアーゼであり、エンドペプチダーゼで、タンパク質をより小さなペプチドに分解します。ペプシンは人間の消化器系における三つの主要なプロテアーゼの一つです。これは胃で生成され、食物中のタンパク質の消化を助けます。他の二つはキモトリプシンとトリプシンです。各消化酵素は特定の種類のアミノ酸間の結合を切断することができ、ペプシンは疎水性アミノ酸と芳香族アミノ酸間のペプチド結合を効果的に分解します。これらの消化酵素は協力して食物タンパク質をペプチドとアミノ酸に分解し、最終的には小腸によって吸収されます。

前駆体

ペプシノーゲンはペプシンの前駆体であり、腸壁の主細胞によって放出されます。その一次構造は44のアミノ酸から構成されています。ペプシンと比較して、ペプシノーゲンは中性および弱アルカリ環境で安定していますが、胃液中の塩酸にさらされると、これらの44のアミノ酸が自己触媒的に除去され、ペプシンに活性化されます。胃壁の壁細胞は塩酸（HCl）を放出し、ペプシノーゲンは塩酸によって活性化されます。ガストリンと迷走神経は、食事中に胃壁からペプシノーゲンと塩酸の放出を引き起こします。塩酸は酸性環境を生成し、ペプシノーゲンを展開させ、自己触媒的に切断させ、ペプシンを生成します。ペプシンはペプシノーゲン中の44のアミノ酸をさらにペプシンに切断します。

構造

ペプシンは、深い裂け目で分けられた二つの類似した折りたたみドメインから構成される鎖状タンパク質（モノマー）です。ペプシンの触媒部位はドメインの接合部で形成され、各ドメインには二つのアスパラギン酸残基、Asp32とAsp215が含まれています。ペプシンの触媒作用の下で、水分子はアスパラギン酸215およびアスパラギン酸32とそれぞれ正および負の電荷を持つ活性カルボキシル基を助け、タンパク質中のペプチド結合を切断します。

安定性

ペプシンは37°Cから42°Cの酸性環境で最も活発でした。ペプシンの活性はpH2.0で最も高く、pH6.5を超えると不活性になり、pH8.0を超えると完全に変性または不可逆的に不活性化されます。したがって、pH8.0未満の溶液では、ペプシンは再酸性化後に再活性化されることができます。高pH値でのペプシンの安定性は、咽頭および喉頭逆流によって引き起こされる病気にとって非常に重要です。

生理的効果

ペプシンは咽頭および喉頭逆流における粘膜損傷の主な原因の一つです。ペプシンは咽頭逆流後も咽頭および喉頭に残ります。酵素は中性環境にありますが、その後の酸逆流イベントで再活性化される可能性があります。ペプシンが活性化されると、喉頭粘膜は活性ペプシンにさらされ、保護タンパク質の発現が減少し、喉頭損傷に対する感受性が高まります。さらに、ペプシンは弱酸性または非酸性逆流イベントにおいても粘膜損傷を引き起こす可能性があります。ペプシンは受容体媒介エンドサイトーシスによって上気道に取り込まれることがあります。細胞がペプシンを取り込むと、ペプシンは低pH値の細胞内小胞に保存され、その時にペプシンの酵素活性が回復します。ペプシンが中性pHにさらされ、ペプシンが内部化されることは、炎症に関連する遺伝子の発現の変化を引き起こし、これが逆流および腫瘍進行の兆候と症状の基礎となります。気道標本中のペプシンは、咽頭逆流の敏感で特異的なマーカーと見なされています。

阻害剤

ペプスタチンは低分子量化合物であり、酸性プロテアーゼに対して強い阻害効果を持っています。スタチンは酸性プロテアーゼ触媒の潜在的な遷移状態類似体です。ペプスタチンのスタイル残基は、ペプシンの阻害に関連していると考えられています。ペプスタチンはペプシンに共有結合することができないため、ペプスタチンのペプシンに対する阻害効果は可逆的です。1-bis (ダイアゾアセチル)-2-フェニルエタンはpH5.0の間にペプシンを不活化することができます。スルクラルファートもペプシン活性を阻害することができます。

応用

ペプシンは食品産業で使用されることがあります。ペプシンはチーズ生産中に凝縮し、ねじれる膵臓カードの成分です。ペプシンは大豆タンパク質やゼラチンを修飾し、泡立ち特性を提供するために使用できます。また、非乳製品スナックに使用される植物性タンパク質を修飾し、予め調理された穀物を即席ホットシリアルにすることもできます。ペプシンは、食品や飲料の調味料用に動物および植物性タンパク質加水分解物を準備するためにも使用できます。皮革産業では、皮革から毛や残留組織を除去し、銀が保存されているゼラチン層を消化することによって廃棄された写真フィルムから銀を回収するために使用されます。