结构生物化学/蛋白酶
蛋白酶是一种蛋白消化酶，通过水解作用，即在肽键中加入水来切割蛋白质。虽然肽键的水解在热力学上是有利的，但在没有酶的情况下，它仍然是一个缓慢的反应。这是由于肽键由于其共振结构形成部分双键而非常稳定。它们水解的肽键的专一性很高。
许多蛋白水解酶参与哺乳动物和其他生物消化系统中蛋白质的分解。蛋白消化酶的一个例子可以在称为胃蛋白酶的蛋白酶中看到。[1]胃蛋白酶是胃液的两个组成部分之一。[1]胃蛋白酶通过攻击暴露的肽键起作用。[1]与大多数暴露在极端 pH 值时会变性的酶不同，胃蛋白酶在高度酸性环境中表现最佳。[1]
蛋白酶的 4 个主要类别是：丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶和金属蛋白酶。
丝氨酸蛋白酶利用丝氨酸残基来产生一个亲核氨基酸，该氨基酸切割肽键。它们负责各种功能，如血液凝固和消化。一种这样的酶，称为胰凝乳蛋白酶，选择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）的羧基端侧的肽键。胰凝乳蛋白酶是共价催化的一个很好的例子。
并非所有蛋白酶都利用基于活化丝氨酸残基的策略。已经发现了使用三种其他方法进行肽键水解的蛋白质类别
1. 半胱氨酸蛋白酶 2. 天冬氨酸蛋白酶 3. 金属蛋白酶
在每种情况下，策略都是产生一个亲核试剂来攻击肽羰基。
木瓜蛋白酶是半胱氨酸蛋白酶的一个例子，它存在于木瓜果实中。这种酶用于水解肽键的催化机制涉及活性位点中存在的一个组氨酸残基激活一个半胱氨酸残基。这种活化的结果是一个强大的亲核试剂，能够攻击存在于肽键旁边的羰基中存在的碳。
天冬氨酸蛋白酶是一种类型的蛋白水解酶，归类为核酸内切酶。已知天冬氨酸蛋白酶存在于脊椎动物、植物、植物病毒以及逆转录病毒中。天冬氨酸蛋白酶的特征是具有一个常见的天冬氨酸-苏氨酸-甘氨酸氨基酸三联体序列。大多数天冬氨酸蛋白酶以单体酶的形式存在，包含两个结构域。天冬氨酸蛋白酶对于人体调节血压、健康和消化很重要。
金属蛋白酶的一个例子将是锌金属蛋白酶，其中包括消化酶羧肽酶、细胞分泌的各种基质金属蛋白酶 (MMP) 以及一种溶酶体蛋白酶。MMP 在组织重塑过程中降解细胞外基质，通过切割蛋白质释放细胞因子或生长因子进行细胞信号传导。
几种重要的药物是蛋白酶抑制剂。HIV 蛋白酶是一种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。”生物化学。巴辛斯托克：帕尔格雷夫·麦克米伦，2012 年。263-71。印刷版。