結構生物化學/蛋白酶
蛋白酶是一種蛋白消化酶，透過水解作用，即在肽鍵中加入水來切割蛋白質。雖然肽鍵的水解在熱力學上是有利的，但在沒有酶的情況下，它仍然是一個緩慢的反應。這是由於肽鍵由於其共振結構形成部分雙鍵而非常穩定。它們水解的肽鍵的專一性很高。
許多蛋白水解酶參與哺乳動物和其他生物消化系統中蛋白質的分解。蛋白消化酶的一個例子可以在稱為胃蛋白酶的蛋白酶中看到。[1]胃蛋白酶是胃液的兩個組成部分之一。[1]胃蛋白酶透過攻擊暴露的肽鍵起作用。[1]與大多數暴露在極端 pH 值時會變性的酶不同，胃蛋白酶在高度酸性環境中表現最佳。[1]
蛋白酶的 4 個主要類別是：絲氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶和金屬蛋白酶。
絲氨酸蛋白酶利用絲氨酸殘基來產生一個親核氨基酸，該氨基酸切割肽鍵。它們負責各種功能，如血液凝固和消化。一種這樣的酶，稱為胰凝乳蛋白酶，選擇性地切割大疏水氨基酸（如色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和蛋氨酸）的羧基端側的肽鍵。胰凝乳蛋白酶是共價催化的一個很好的例子。
並非所有蛋白酶都利用基於活化絲氨酸殘基的策略。已經發現了使用三種其他方法進行肽鍵水解的蛋白質類別
1. 半胱氨酸蛋白酶 2. 天冬氨酸蛋白酶 3. 金屬蛋白酶
在每種情況下，策略都是產生一個親核試劑來攻擊肽羰基。
木瓜蛋白酶是半胱氨酸蛋白酶的一個例子，它存在於木瓜果實中。這種酶用於水解肽鍵的催化機制涉及活性位點中存在的一個組氨酸殘基啟用一個半胱氨酸殘基。這種活化的結果是一個強大的親核試劑，能夠攻擊存在於肽鍵旁邊的羰基中存在的碳。
天冬氨酸蛋白酶是一種型別的蛋白水解酶，歸類為核酸內切酶。已知天冬氨酸蛋白酶存在於脊椎動物、植物、植物病毒以及逆轉錄病毒中。天冬氨酸蛋白酶的特徵是具有一個常見的天冬氨酸-蘇氨酸-甘氨酸氨基酸三聯體序列。大多數天冬氨酸蛋白酶以單體酶的形式存在，包含兩個結構域。天冬氨酸蛋白酶對於人體調節血壓、健康和消化很重要。
金屬蛋白酶的一個例子將是鋅金屬蛋白酶，其中包括消化酶羧肽酶、細胞分泌的各種基質金屬蛋白酶 (MMP) 以及一種溶酶體蛋白酶。MMP 在組織重塑過程中降解細胞外基質，透過切割蛋白質釋放細胞因子或生長因子進行細胞訊號傳導。
幾種重要的藥物是蛋白酶抑制劑。HIV 蛋白酶是一種可以被抑制的天冬氨酸蛋白酶。
Berg, Jeremy Mark., John L. Tymoczko, 和 Lubert Stryer。“第 9 章。”生物化學。巴辛斯托克：帕爾格雷夫·麥克米倫，2012 年。263-71。印刷版。