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{{Infobox Protein
| Name = Trypsin-1
| Bild = 2ra3.jpg
| Bild_legende = Trypsin-1 tetramer, Human nach {{PDB|2RA3}}
| PDB = {{PDB2|1fxy}}, {{PDB2|1trn}}, {{PDB2|2ra3}}
| Groesse = 224 Aminosäuren
| Kofaktor = Ca2+
| Precursor =
| Struktur =
| Isoformen = einkettig / zweikettig
| HGNCid = 9475
| Symbol = PRSS1
| AltSymbols = TRY1
| OMIM = 276000
| UniProt = P07477
| MGIid =
| CAS = {{CASRN|9002-07-7}}
| CASergänzend =
| ATC-Code = {{ATC|B06|AA07}} {{ATC|D03|BA01}} {{ATC|M09|AB52}}
| DrugBank =
| Wirkstoffklasse =
| EC-Nummer = 3.4.21.4
| Kategorie = Serinprotease
| Peptidase_fam = S01.127
| Reaktionsart = [[Hydrolyse]]
| Substrat = Arginin-, Lysin-Bindungen in Peptiden
| Produkte = Spaltprodukte
| Homolog_fam =
| Taxon = [[Eukaryoten]]
| Taxon_Ausnahme =
| Orthologe =
}}
Humanes '''Trypsin''' ist ein Gemisch dreier [[Verdauungsenzym]]e, die im [[Dünndarm]] [[Protein]]e zersetzen und zu den [[Peptidase]]n zählen: '''Trypsin-1''' (''kationisches'' Trypsin, zwei Drittel), '''Trypsin-2''' (''anionisches'' Trypsin, etwa ein Drittel) und '''Trypsin-3''' (''Mesotrypsin'', wenige Prozent). Viele ähnliche Enzyme bei Säugetieren, Insekten, Fischen und Pilzen tragen ebenfalls den Namen Trypsin.

Mangel an Trypsin-1 führt beim Menschen zur [[Unterernährung]] durch [[Proteinmangel]]. Ursache kann eine [[Mutation]] am TRY1-[[Gen]] sein. Eine andere Folge einer solchen Mutation ist erbliche [[Pankreatitis]], bei der körpereigenes Trypsin-1 nicht abgebaut werden kann und die [[Bauchspeicheldrüse]] verdaut. Mutation am Gen für Trypsin-2 kann zur chronischen Pankreatitis beitragen.<ref>[https://www.omim.org/entry/276000 OMIM: Trypsin-1]</ref>

== Biosynthese ==
Die Proteasen Trypsin, [[Chymotrypsin]] und [[Carboxypeptidasen]] werden als inaktive [[Zymogen]]-Vorstufen vom [[Pankreas]] abgesondert. Das Darmenzym [[Enteropeptidase]], das an das [[Darmepithel]] gebunden ist, steuert die Umwandlung der Vorstufe Trypsinogen zu Trypsin. Trypsin aktiviert sich selbst ([[positive Rückkopplung]]) und wandelt Chymotrypsinogen, Proelastase wie auch Procarboxypeptidase und weitere inaktive Enzyme in deren aktive Formen (Chymotrypsin, [[Pankreas-Elastase|Elastase]] und Carboxypeptidase) um.

== Biologische Funktion ==
Trypsin gehört zu den [[Endopeptidase]]n, die [[Protein]]e an bestimmten Stellen spalten. Trypsin ist eine [[Serinprotease]]. Es spaltet selektiv nach Darmregion [[Peptid]]bindungen nach den [[Basen (Chemie)|basischen]] [[Aminosäuren]] [[Lysin]], [[Arginin]] und auch nach modifiziertem [[Cystein]]. Proteinasen sind nicht auf bestimmte Proteine spezialisiert, sondern auf bestimmte Aminosäurensequenzen (Strukturmerkmale) innerhalb der Proteine; dies ist für den [[Verdauung]]svorgang wichtig, da ansonsten im Dünndarm für jedes vorkommende Protein ein spezifisches Enzym benötigt werden würde.

Endopeptidasen sind wichtige Substanzen bei der chemisch-analytischen [[Proteinsequenzierung]]. Die gespaltenen ([[Denaturierung (Biochemie)|denaturierten]]) Proteine werden leicht [[Hydrolyse|hydrolysiert]] und binden Wassermoleküle an sich.

Eine ähnliche Funktion und Wirkung hat das von der Magenwand freigesetzte [[Pepsin]].

Trypsin besitzt ein [[pH-Wert]]-Optimum von 8–8,5.<ref>{{Literatur |Autor=Tibor Sipos, Joseph R. Merkel |Titel=Effect of calcium ions on the activity, heat stability, and structure of trypsin |Sammelwerk=[[Biochemistry]] |Band=9 |Nummer=14 |Datum=1970 |Seiten=2766–2775 |DOI=10.1021/bi00816a003}}</ref> Es ist eine weit verbreitete falsche Annahme, dass Trypsin ein auf den Dünndarm abgestimmtes pH-Optimum hat.<ref>{{Internetquelle |autor=Laurence A. Moran |url=https://sandwalk.blogspot.de/2014/12/on-meaning-of-ph-optima-for-enzyme.html |titel=On the meaning of pH optima for enzyme activity |werk=Sandwalk |datum=2014-12-09 |abruf=2016-11-23}}</ref> Der pH-Wert im Dünndarm liegt aber im sauren bis schwach alkalischen Bereich.<ref>{{Literatur |Autor=J. Fallingborg |Titel=Intraluminal pH of the human gastrointestinal tract |Sammelwerk=[[Danish Medical Bulletin]] |Band=46 |Nummer=3 |Datum=1999 |ISSN=0907-8916 |Seiten=183–196 |PMID=10421978}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=L. Ovesen, F. Bendtsen, U. Tage-Jensen, N. T. Pedersen, B. R. Gram, S. J. Rune |Titel=Intraluminal pH in the stomach, duodenum, and proximal jejunum in normal subjects and patients with exocrine pancreatic insufficiency |Sammelwerk=[[Gastroenterology]] |Band=90 |Nummer=4 |Datum=1986 |Seiten=958–962 |PMID=3949122}}</ref>

== Geschichte ==

=== Enzym bei entzündlichen Prozessen ===
Die Wirkung des Trypsins in Form der [[Madentherapie]] wurde von [[Ambroise Paré]], [[Dominique Jean Larrey|Dominique-Jean Larrey]] und [[William Stevenson Baer]] (1872–1931) bemerkt. Daraufhin wurde ein Extrakt der Maden hergestellt, der laut [[Arthur Läwen|A. Läwen]] jedoch keine Wirkung zeigte.<ref name=":0">{{Literatur |Autor=[[Wolf-Dieter Müller-Jahncke]], [[Christoph Friedrich (Pharmaziehistoriker)|Christoph Friedrich]], Ulrich Meyer |Hrsg= |Titel=Arzneimittelgeschichte |Auflage=2., überarbeitete und erweiterte Auflage |Verlag=Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH |Ort=Stuttgart |Datum=2005 |ISBN=978-3-8047-2113-5 |Seiten=110}}</ref>

1857 wurde das Trypsin als solches dann von [[Lucien Corvisart]] (1824–1882) entdeckt und 1867 von [[Wilhelm Kühne]] weitgehend isoliert<ref>K. Zimmermann: ''Bauchspeicheldrüse.'' In: Franz Xaver Sailer, Friedrich Wilhelm Gierhake (Hrsg.): ''Chirurgie historisch gesehen. Anfang – Entwicklung – Differenzierung.'' Dustri-Verlag, Deisenhofen bei München 1973, ISBN 3-87185-021-7, S. 89–106, hier: S. 90.</ref> und benannt. Seit 1955 wurde es bei Entzündungen des [[Rachen|Mund-Rachen-Raum<nowiki />s]], der [[Nase]] und der oberen [[Atemtrakt|Atemwege]] eingesetzt.<ref name=":0" />

[[Irving Innerfield]] versuchte 1954 mittels [[Intramuskuläre Injektion|intramuskulärer Injektion]] von Trypsin [[Diabetes mellitus|diabetische]] [[Diabetisches Fußsyndrom|Zellgewebsentzündungen]] und Bein[[Ulcus|geschwüre]] zu heilen.<ref name=":0" />

=== Verdauungsenzym ===
Die [[Proteolyse|proteolytische]] Eigenschaft des Trypsins beobachteten 1836 [[Jan Evangelista Purkyně|Johannes Evangelista Purkinje]] und [[Seligmann Simon Pappenheim]] (1775–1840) und 1856 auch [[Claude Bernard (Mediziner)|Claude Bernard]]. [[Lucien Corvisart]] begann 1857 mehrere Versuche mit den [[Bauchspeicheldrüse|Pankreas]]<nowiki />sekreten von Hunden und Schafen, um die Wirkung genauer zu beschreiben.<ref name=":0" />

1862 konnte [[Alexander Jakowlewitsch Danilewski|Alexander Jakulowitsch Danilewski]] das Trypsin dann erstmals durch Verreiben mit [[Sand]] und [[Kieselgur]] und anschließender Aufschwemmung in [[Kollodium]] isolieren. Im Jahr 1875 erkannte [[Rudolf Heidenhain]], dass es sich in Form einer inaktiven Vorstufe in den [[Zelle (Biologie)|Zellen]] der [[Bauchspeicheldrüse]] befindet und erst mit der Sekretion in den Zwölffingerdarm wirksam<ref>K. Zimmermann: ''Bauchspeicheldrüse.'' In: Franz Xaver Sailer, Friedrich Wilhelm Gierhake (Hrsg.): ''Chirurgie historisch gesehen. Anfang – Entwicklung – Differenzierung.'' Dustri-Verlag, Deisenhofen bei München 1973, ISBN 3-87185-021-7, S. 89–106, hier: S. 90.</ref> wird. Seinen Namen bekam es dann 1876 von [[Wilhelm Kühne]].<ref name=":0" />

1899 fand [[Iwan Petrowitsch Pawlow|Iwan Pawlow]] (1849–1936) heraus, dass das [[Dünndarm]]<nowiki />sekret das Trypsinogen aktiviert. Das [[Enzym]] hierbei nannte er Enterokinase.<ref name=":0" />

Dass das [[Hormon]] [[Sekretin]] dafür verantwortlich ist, dass der Bauchspeichel sezerniert wird, belegten [[Ernest Starling|Ernest Henry Starling]] und [[William Bayliss|William Maddock Bayliss]] 1902. Dass es sich bei Trypsin und Pepsin um zwei verschiedene Enzyme handelt, wiesen [[Emil Abderhalden]] (1877–1950), [[V. Hemtiquez]] und Frankel in den Jahren 1912–1916 jeweils unabhängig voneinander nach.<ref name=":0" />

Im Jahr 1930 entdeckten [[Ernst Kurt Frey]], [[Heinrich Kraut (Ernährungswissenschaftler)|Heinrich Kraut]] und Eugen Werle einen [[Aprotinin|Trypsin-Inhibitor]].<ref>K. Zimmermann: ''Bauchspeicheldrüse.'' In: Franz Xaver Sailer, Friedrich Wilhelm Gierhake (Hrsg.): ''Chirurgie historisch gesehen. Anfang – Entwicklung – Differenzierung.'' Dustri-Verlag, Deisenhofen bei München 1973, ISBN 3-87185-021-7, S. 89–106, hier: S. 92.</ref> 1931 wurde die [[Kristallstruktur]] des Trypsins von [[John Howard Northrop]] dargestellt.<ref name=":0" />

1941 fanden McClean und Hale heraus, dass unter anderem Trypsin die Fähigkeit hat, das Fortschreiten einer [[Bakterielle Infektionskrankheit|bakteriellen Infektion]] in einem [[Gewebe (Biologie)|Gewebe]] zu unterbinden, indem es die bakterielle [[Hyaluronidase]] inaktiviert. So wurde es in Kombination mit Antibiotika erfolgreich gegen lokale Entzündungen angewendet. Aufzeichnungen hierzu gibt es bei Greuer und Hess aus dem Jahr 1954.<ref name=":0" />

=== Krebstherapie ===
1906 wurde Trypsin von [[John Beard (Biologe)|John Beard]] bei [[Tumor|Neoplasmen]] eingesetzt und schrieb seine Ergebnisse im Werk "The Enzyme treatment of cancer" 1911 nieder. Zur gleichen Zeit führte auch die intratumorale [[Injektion (Medizin)|Injektion]] durchgeführt von [[Ferdinand Blumenthal]], [[William Allan Pusey]] und [[P. T. Hald]] zum Erweichen von [[Tumor]]en. Britische Ärzte ließen industriell Präparate fertigen und behandelten weitere Patienten damit. Hier blieb jedoch die Wirkung aus, da die [[Enzym]]e bei Lagerung bei [[Raumtemperatur]] ihre [[Katalysatoraktivität|Aktivität]] verlieren, was damals noch nicht bekannt war, und deswegen wurde dieser [[Therapie]]<nowiki />ansatz verworfen.

== Verwendung ==
In [[Zellkultur]]labors wird Trypsin zur [[Trypsinisierung]] verwendet, um [[adhärent]]e Zellen vom Boden der Kulturschalen zu lösen bzw. um Zellen zu vereinzeln ([[Passagierung]]). Solange man die Zellen nicht zu lange mit Trypsin behandelt, werden sie nicht geschädigt, und nur die extrazellulären Proteine werden gespalten.

In der [[Proteomik]] ist Trypsin die am häufigsten eingesetzte Protease, um für die [[Massenspektrometrie|massenspektrometrische]] Analyse [[Peptid]]e zu erzeugen, z. B. beim [[In-Gel-Verdau]].

Für die Chromosomenanalyse in Form eines [[Karyogramm]]s werden in der [[GTG-Bänderung]]stechnik die Chromosomen mit Trypsin behandelt und anschließend nach Giemsa gefärbt.<ref>[https://www.uniklinikum-jena.de/humangenetik/Arbeitsbereiche/Zytogenetik+_+Karyotypevolution/Untersuchungsmethoden/GTG_B%C3%A4nderung-p-1220.html ''GTG-Bänderung (G-bands by trypsin using Giemsa).''] Institut für Humangenetik im [[Universitätsklinikum Jena]], abgerufen am 14. März 2011.</ref>

Pharmazeutisch wird Trypsin nur noch in [[Kombinationspräparat]]en verwendet. Beispiele hierfür sind Alphintern, Phlogenzym und Wobenzym N.<ref name=":0" />

== Nachweisreaktion ==
Die Aktivität von Trypsin kann durch [[N-Benzoyl-D,L-Arginin-p-nitroanilid|''N''-Benzoyl-D,L-Arginin-''p''-nitroanilid]] (BAPNA) nachgewiesen werden. Dabei wird BAPNA durch das Trypsin am Arginin gespalten, und es entsteht [[p-Nitroanilin|''p''-Nitroanilin]]. Die dadurch ansteigende Konzentration von ''p''-Nitroanilin kann bei einer Wellenlänge von 405 nm [[UV/VIS-Spektroskopie|spektroskopisch]] verfolgt werden.

[[Datei:BAPNA assay de.svg|rahmenlos|zentriert|550px|BAPNA-Test zur Bestimmung der Enzymaktivität von Trypsin]]

== Siehe auch ==
* [[α-1-Antitrypsin]]
* [[Amylase-Trypsin-Inhibitoren]]
* [[Aprotinin]]
* [[Chymotrypsin B]]
* [[Proteaseinhibitoren]]
* [[Proteasom]]

== Weblinks ==
{{Commonscat|Trypsin|Trypsine|audio=0|video=1}}
*Jennifer McDowall/Interpro: [https://www.ebi.ac.uk/interpro/potm/2003_5/Page1.htm Protein Of The Month: ''Trypsin and Chymotrypsin.''] (englisch)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Peptidase]]
[[Kategorie:Bauchspeicheldrüse]]
[[Kategorie:Proteingruppe]]
[[Kategorie:Verdauungsphysiologie]]
[[Kategorie:Zellkulturreagenz]]

Trypsine - Versionsgeschichte

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