4.7: Quimotripsina
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El proceso comienza con la unión del sustrato en el bolsillo S1. El bolsillo S1 en la quimotripsina tiene un orificio hidrofóbico en el que se une el sustrato. Los sustratos preferidos incluirán cadenas laterales de aminoácidos que son hidrófobas, como la fenilalanina. Si una cadena lateral ionizada, como la del ácido glutámico se une en el bolsillo S1, saldrá rápidamente, al igual que el agua evitaría un interior aceitoso. Cuando el sustrato adecuado se une, permanece y su presencia induce un cambio cada vez más leve en la forma de la enzima. Este sutil cambio de forma en la unión del sustrato apropiado inicia los pasos de la catálisis y es la razón por la que la enzima muestra especificidad para el corte en posiciones específicas de la enzima en la proteína diana. Solo los aminoácidos con las cadenas laterales que interactúan bien con el bolsillo S1 inician el giro de las ruedas catalíticas.
Los ligeros cambios en la forma de la enzima tras la unión del sustrato apropiado provocan cambios en el posicionamiento de tres aminoácidos (ácido aspártico, histidina y serina) en el sitio activo conocido como tríada catalítica, durante la segunda etapa de la acción catalítica. El desplazamiento del ácido aspártico cargado negativamente hacia el anillo de histidina rico en electrones favorece la abstracción de un protón por la histidina del grupo hidroxilo en la cadena lateral de la serina, resultando en la producción de un ion alcóxido muy reactivo en el sitio activo. Dado que el sitio activo en este punto también contiene la cadena polipeptídica posicionada con la cadena lateral de fenilalanina incrustada en el bolsillo S1, el ion alcóxido realiza un ataque nucleófilo sobre el enlace peptídico en el lado carboxilo de la fenilalanina que se encuentra en el sitio activo. Esta reacción, que es el tercer paso de la catálisis, rompe el vínculo y provoca que ocurran dos cosas. Primero, se libera un extremo del polipéptido original y sale del sitio activo. El segundo es que el extremo que contiene la fenilalanina está unido covalentemente al oxígeno de la cadena lateral de la serina. En este punto hemos completado la primera fase (rápida) de la catálisis.
La segunda fase de la catálisis por quimotripsina es más lenta. Requiere que el enlace covalente entre la fenilalanina y el oxígeno de la serina se rompa para que el péptido pueda liberarse y la enzima pueda regresar a su estado original. El proceso inicia con la entrada de agua en el sitio activo. El agua es atacada de una manera similar a la de la cadena lateral de serina en la primera fase, creando un grupo hidroxilo reactivo que realiza un ataque nucleofílico sobre el enlace fenilalanina-serina, liberándolo y reemplazando el protón sobre la serina. El segundo péptido se libera en el proceso y la reacción se completa con la enzima nuevamente en su estado original.