定义

丝氨酸蛋白酶是蛋白酶，在活性位点具有丝氨酸，一种氨基酸。它们在人体中的主要功能是消化，但它们也在原核生物和真核生物的炎症、血液凝固和免疫系统等过程中发挥作用。丝氨酸蛋白酶根据其结构进行分组。丝氨酸蛋白酶的主要类别包括α-水解酶、β-水解酶和信号肽酶。丝氨酸蛋白酶是催化酯或酰胺水解的酶。该反应涉及Ser-195的羟基的酰化反应。由于酶的活性位点与反应的过渡态互补，因此底物通过攻击Ser-195上的底物羧基形成四面体中间体。

蛋白酶、蛋白酶、肽酶描述的是同一组催化共价肽键水解的酶。丝氨酸蛋白酶被分为具有结构同源性的家族，然后进一步细分为具有紧密序列同源性的家族。对于丝氨酸蛋白酶，蛋白酶的机制是基于丝氨酸对目标肽键的亲核攻击。

与天冬氨酸或金属相关的半胱氨酸、苏氨酸或水分子也可能起这种作用。在许多情况下，该基团的亲核性质通过一个组氨酸的存在而得到改善，该组氨酸被一个天冬氨酸保持在“质子供体状态”。丝氨酸、组氨酸和天冬氨酸的排列侧链构成了大多数丝氨酸蛋白酶共有的催化三联体。

丝氨酸蛋白酶的活性位点呈裂缝状，多肽底物在此处结合。Schechter 和 Berger [1] 对多肽底物从 N 端到 C 端的氨基酸残基进行标记（Pi, ..., P3, P2, P1, P1', P2', P3', ..., Pj）以及它们各自的结合亚位点 Si,..., S3, S2, S1, S1', S2', S3',..., Sj）。裂解在 P1 和 P1' 之间催化。

许多蛋白酶以非活性形式合成和分泌，称为酶原，随后通过蛋白水解激活。这改变了酶活性位点的结构。

一些例子是：胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶和弹性蛋白酶。

胰凝乳蛋白酶

以非活性酶原（胰凝乳蛋白酶原）合成

形成关键的酰基-酶中间体

催化残基是 Ser195 和 His57

X 射线结构

约 240 个残基的单体蛋白，4 个二硫键

两个折叠域，具有反平行 β 片（桶状）和少量螺旋

催化三联体 - His57 和 Ser195 位于底物结合位点，以及 Asp102，后者埋藏在溶剂不可及的口袋中。

胰凝乳蛋白酶 - 在疏水口袋中更喜欢大体积的 Phe、Trp 或 Tyr。

胰蛋白酶 - 在结合口袋中更喜欢 Arg 和 Lys（Ser189 被 Asp 取代）。

弹性蛋白酶 - 在其凹陷位点更喜欢 Ala、Gly、Val

催化机制

结合的底物受到亲核 Ser195 的攻击，形成过渡态复合物（四面体中间体），His57 吸收 H+，这由 Asp102 促进。

四面体中间体通过 His57（广义酸）分解为酰基-酶中间体。

酰基-酶中间体通过上述步骤的逆反应脱酰，释放羧酸盐产物，H2O 是亲核试剂，Ser195 是离去基团。

酶更喜欢结合过渡态，而不是米氏复合物或酰基-酶中间体形式。

催化三联体用于在过渡态中形成低势垒氢键（由疏水环境辅助）。

酶原:

非活性（酶原）形式

酶抑制剂（胰蛋白酶抑制剂）或酶原颗粒可防止激活

活性位点发生扭曲

丝氨酸蛋白酶具有序列特异性。虽然蛋白酶激活的级联控制着血液凝固和补体，但其他蛋白酶参与不同的细胞或细胞外区室的信号通路、酶激活和降解功能。

机制