סבטיליזין

סבטיליזין הוא אנזים פרוטאוליטי המיוצר על ידי Bacillus subtilis וחיידקים נוספים מסוג Bacillus, השייך לקבוצת הסרין פרוטאזות.

סבטיליזין הוא אנדופפטידאז, המזרז את ההידרוליזה של קשרים פפטידיים בסלקטיביות נמוכה. הקשרים העוברים הידרוליזה הם בדרך כלל הקשרים הפפטידיים אחרי חומצות אמינו בעלות קבוצת שייר גדולה ולא טעונה. התגובה היא ספונטנית, כלומר אינה דורשת השקעת אנרגיה. האתר הפעיל כולל שלשה קטליטית בה חומצות האמינו היסטידין64, אספרטט32 וסרין221. החומצות רחוקות זו מזו מבחינת רצף החלבון, אך קיפול החלבון מאפשר קרבה ביניהן וכך מתאפשרת הפעילות הקטליטית.

סבטיליזין וכימוטריפסין (אנזים נוסף ממשפחת סרין פרוטאזות) הם דוגמה קלאסית לאבולוציה מתכנסת. שניהם בעלי אתר פעיל זהה, עם אותה שלשה קטליטית, אך ללא הומולוגיה ברצף חומצות האמינו.

מבנה הסבטיליזין נקבע על ידי קריסטלוגרפיה של קרני X, ונמצא מורכב ממספר סלילי אלפא ומשטח בטא גדול.

מנגנון הפעילות

מנגנון זרוז ההידרוליזה של קשרים פפטידיים על ידי סבטיליזין כולל מספר שלבים:

יצירת נוקלאופיל: עצם קישור הסובסטרט לאתר הפעיל גורם לשינויי קונפורמציה קטנים, שיוצרים עדיפות להעברת פרוטון מסרין להיסטדין. (היסטדין פועלת כבסיס) כתוצאה מכך סרין מאוקטבת והופכת לנוקלאופיל.
סרין פועלת כנוקלאופיל: סרין המאוקטבת תוקפת את הפחמן הקרבונילי של הסובסטרט ונוצר תוצר ביניים טטרהדראלי, לא יציב, בעל מטען שלילי המיוצב על ידי קשרי מימן עם אוקסיאניון הול.
יצירת קצה אמיני: היסטדין פועלת כחומצה ומוסרת פרוטון לאמין בקשר הפפטידי והקשר האמיני נשבר, כלומר נוצר קצה אמיני חדש.
מגיעה מולקולת מים: היסטדין לוקחת פרוטון ממולקולת המים ומאקטבת אותה. ההידרוקסיל של המים פועל כנוקלאופיל ותוקף את הפחמן הקשור קוולנטית לאנזים. שוב נוצר מצב ביניים טטרהדראלי עם אנרגיה גבוהה אשר מיוצב על ידי אוקסיאניון הול.
יצירת קצה קרבוקסילי: היסטדין מחזירה לסרין את הפרוטון וכך עוזרת לנתק את הפחמן הקרבונילי, נוצר קצה קרבוקסילי חדש והאנזים מתנתק כולו.