Caricain ( EC 3.4.22.30 , papaya peptidase A , papaya peptidase II , papaya proteinase , papaya proteinase III , papaya proteinase 3 , proteinase omega , papaya proteinase A , chymopapain S , Pp ) เป็นเอนไซม์^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}เอนไซม์นี้เร่งปฏิกิริยาเคมีต่อไปนี้: การไฮโดรไลซิส^{ของ โปรตีนด้วยความ จำเพาะ}กว้างสำหรับพันธะเปปไทด์คล้ายกับของปาเปนและไคโมปาเปน

เอนไซม์นี้สกัดได้จากต้นมะละกอ ( Carica papaya )

คำอธิบายแรกของเอนไซม์นี้จัดทำโดย Schack ^{[ 1 ]}ซึ่งตั้งชื่อว่า papaya peptidase A เอนไซม์เดียวกันนี้ได้รับชื่อที่แตกต่างกันหลายชื่อตั้งแต่นั้นมา รวมถึง papaya peptidase II ^{[ 4 ]} papaya proteinase III ^{[ 5 ]}และ papaya proteinase ^{[ 7 ]}ชื่อ caricain ได้รับการแนะนำโดย NC-IUBMB ในปี 1992

คาริเคนถูกสังเคราะห์เป็นพรีโปรเอนไซม์มีหลักฐานในระดับ mRNA สำหรับโพลีมอร์ฟิซึม โดยมีการแยกโคลนที่คล้ายกันมากสองตัว ซึ่งตัวหนึ่งมีส่วนต่อขยายที่ปลาย C ^{[ 8 ]}โครงสร้างหลักของเอนไซม์ในรูปแบบที่สมบูรณ์ได้รับการกำหนดแล้ว^{[ 9 ]} และเป็นไปตามที่คาดการณ์จากลำดับ cDNAหนึ่งลำดับ โปรตีนมีความยาว 216 กรดอะมิโน และมีลำดับที่เหมือนกับปาเปน 68% เหมือนกับ ไค โมปาเปน 65% และเหมือนกับ ไกลซิลเอนโดเปปติเด ส 81% พันธะไดซัลไฟด์สาม พันธะ ได้รับการอนุรักษ์ไว้ในโปรตีเอสของมะละกอทั้งหมด และไม่มีหลักฐานสำหรับการไกลโคซิเลชัน คาริเคนเป็นโปรตีนเบสิกอย่างมาก โดยมีค่า pI ประมาณ 11.7 ค่า A280,1% รายงานว่าเท่ากับ 18.3 ทำให้ได้ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงโมลาร์เท่ากับ 4.193 104 M21 cm21

เช่นเดียวกับ เอนโดเปปติเดสซิสเทอีนจากพืชชนิดอื่นๆคาริเคนแสดงให้เห็นถึงความไม่สม่ำเสมอของประจุ ซึ่งอาจเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของกำมะถันในบริเวณออกฤทธิ์ เช่นเดียวกับเอนไซม์ที่คล้ายคลึงกันจากลำต้นสับปะรด แม้ว่าความหลากหลายทางพันธุกรรมอาจมีส่วนร่วมด้วยเช่นกัน

โครงสร้างผลึกของคาริเคนได้รับการไขปริศนาที่ความละเอียด 1.8 อังสตรอม และแสดงให้เห็นถึงโครงสร้างสายหลักที่คล้ายคลึงกับของปาเปนมาก คาริเคนมีกรดอะมิโน 4 ตำแหน่ง (Ser169-Lys172) ที่ไม่พบในปาเปนแต่ปาเปนเองก็มีความพิเศษในจุดนี้ของลำดับกรดอะมิโน โดยมีการขาดหายไปซึ่งไม่พบในสมาชิกอื่น ๆ ของตระกูลเดียวกัน โครงสร้างของบริเวณออกฤทธิ์ของคาริเคนนั้นคล้ายคลึงกับของปาเปนมาก

ลักษณะพื้นฐานอย่างมากของคาริเคนทำให้สามารถแยกออกจากเอนโดเปปติเดสซิสทีนมะละกออื่นๆ ได้ค่อนข้างง่ายในการโครมาโทกราฟีแบบแลกเปลี่ยนไอออนบวกของสารเตรียมจากน้ำยางมะละกอที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ Robinson ^{[ 10 ]} เป็นคนแรกที่ใช้การไล่ระดับโซเดียมอะซิเตตที่ pH 5.0 ได้สำเร็จ และต่อมาก็มีผู้อื่นนำไปใช้ พบคาริเคนในพีคโปรตีนที่ชะออกมาทีหลัง เนื่องจากความไม่สม่ำเสมอของประจุของคาริเคน พีคอาจไม่สมมาตร แต่ไม่ได้หมายความว่ามีสิ่งปนเปื้อนเสมอไป โครมาโทกราฟีแบบพันธะโควาเลนต์บนไทออล- เซฟาโรสช่วยให้สามารถแยกคาริเคนที่ออกฤทธิ์ได้อย่างสมบูรณ์จากวัสดุที่ได้จากการแลกเปลี่ยนไอออนบวก^{[ 11 ]}

เช่นเดียวกับเอนไซม์ส่วนใหญ่ในกลุ่ม C1 คาริเคนยอมรับกรดอะมิโนไฮโดรโฟบิกในทั้ง S2 และ S3 อย่างไรก็ตาม กรดอะมิโนอื่นๆ ก็สามารถรองรับในซับไซต์เหล่านี้ได้เช่นกัน รวมถึงโพรลีนใน S2 และไลซีนใน S3 ^{[ 12 ]}พบว่าความจำเพาะของเอนโดเปปติเดสซิสเทอีนสามชนิดจากน้ำยางมะละกอมีความคล้ายคลึงกันมาก คาริเคนและไคโมปาเปนดูเหมือนจะชอบ กรดอะมิโนอะลิ ฟาติกมากกว่า กรด อะมิโนไฮโดรโฟบิ ก ที่ P2 ความคล้ายคลึงกันในความจำเพาะของคาริเคนและไคโมปาเปนได้รับการพิสูจน์โดยข้อเท็จจริงที่ว่า จากพันธะเปปไทด์ 44 พันธะในฮีโมโกลบินของพะยูนที่ถูกตัดโดยคาริเคน มี 29 พันธะที่ถูกตัดโดยไคโมปาเปนเช่นกัน^{[ 12 ]}การศึกษาก่อนหน้านี้^{[ 13 ]}ได้เน้นย้ำถึงความคล้ายคลึงกันในความจำเพาะของคาริเคน ไคโมปาเปน และปาเปน พันธะทั้งเจ็ดของโซ่ B ที่ถูกออกซิไดซ์ของอินซูลินซึ่งถูกไฮโดรไลซ์โดยคาริเคนนั้นถูกตัดขาดโดยปาเปนทั้งหมด และหกพันธะถูกไฮโดรไลซ์โดยไคโมปาเปน

สามารถทดสอบคาริเคนได้ด้วย Bz-ArgkNHPhNO2 โดย kcat/Km เท่ากับ 187 M21 s21 ที่ pH 6.8 และ 40˚C สารตั้งต้นที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงมากขึ้นอาจใช้กลุ่มที่หลุดออกโดยใช้ฟลูออโรเมตริก โดย kcat/Km สำหรับการไฮโดรไลซิสของ Z-Phe-ArgkNHMec เท่ากับ 1.06 3 106 M21 s21 (pH 6.8, 40˚C) ^{[ 5 ]}เอนไซม์แสดงโปรไฟล์กิจกรรม pH ที่กว้าง โดยค่าที่เหมาะสมอยู่ใกล้ 7.0 กิจกรรมสูงสุดครึ่งหนึ่งยังคงเกิดขึ้นที่ค่า pH ประมาณ 5.3 และ 8.3 และมีรายงานว่าโปรไฟล์นี้ถูกควบคุมโดยกลุ่มไอออนไนซ์อย่างน้อยสามกลุ่ม^{[ 14 ]}กำมะถันในบริเวณออกฤทธิ์ต้องได้รับการรีดิวซ์เพื่อให้มีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยา และวิธีที่ดีที่สุดคือการรวมซิสเทอีนที่มีความเข้มข้นต่ำในระดับมิลลิโมลาร์ในบัฟเฟอร์การทดสอบ

Caricain ถูกทำให้ไม่ทำงานโดย E-64 ทำให้สารยับยั้งนี้เป็นสารไทเทรนต์ที่สะดวกในการหาตำแหน่งออกฤทธิ์ และมันถูกยับยั้งโดยซิสตาตินโดยค่า Ki สำหรับการยับยั้งโดยซิสตาตินจากมะละกอคือ 1.5 nM

โครงสร้างของโปรคาริเคนแสดงให้เห็นบริเวณโปรที่เชื่อมต่อกับเอนไซม์ที่ทำงานอยู่^{[ 15 ]}คาริเคนถือเป็นเอนโดเปปติเดสซิสทีน กล่าวคือ มันทำงานผ่านการทำงานของสารตกค้างซิสทีนที่ไซต์ที่ทำงานอยู่ และสามารถไฮโดรไลซ์พันธะเปปไทด์ที่อยู่ภายในปลาย Nและปลาย Cของสารตั้งต้นได้

ในกรณีของโปรเอนไซม์เภสัชจลนศาสตร์จะถูกควบคุมโดยอัตราการแตกตัวภายในโมเลกุลเพื่อสร้างเอนไซม์ในรูปแบบที่ออกฤทธิ์ได้ตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาจะอยู่ในร่องระหว่างกลีบสองกลีบ และการจับกับสารตั้งต้นจะต้องเกิดขึ้นก่อนจึงจะเกิดกิจกรรมได้^{[ 16 ]}อย่างไรก็ตาม เนื่องจากรูปแบบที่ออกฤทธิ์ได้คือรูปแบบที่มีอยู่ในน้ำยางที่ผ่านกระบวนการแล้ว^{[ 17 ]}ขั้นตอนที่จำกัดอัตราในปฏิกิริยากับโปรตีนจึงเป็นเพียงการเปลี่ยนเอนไซม์-สารตั้งต้นเชิงซ้อนไปเป็นผลิตภัณฑ์พร้อมกับการสร้างเอนไซม์ขึ้นใหม่ อย่างไรก็ตาม การไฮโดรไลซิสของพันธะเปปไทด์เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นได้ง่ายโดยอัตโนมัติ^{[ 18 ]}เอนไซม์โปรตีโอไลติก เช่น คาริเคน จะเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของพันธะเปปไทด์ในอัตราที่ขึ้นอยู่กับหมู่เคมีบางหมู่จากกรดอะมิโนในบริเวณใกล้เคียงกับพันธะนี้^{[ 19 ]}โดยทั่วไปแล้ว การไฮโดรไลซิสจะจำกัดอยู่เฉพาะเปปไทด์ที่สร้างจากกรดอะมิโนที่มีโครงสร้างแบบ L อัตราการเกิดปฏิกิริยาแปรผันเชิงเส้นเมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่ำ (จลนศาสตร์อันดับหนึ่ง) และจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงเมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นสูง ( จลนศาสตร์อันดับศูนย์ )

จลนพลศาสตร์ขึ้นอยู่กับการก่อตัวอย่างรวดเร็วของสารเชิงซ้อนเอนไซม์-สารตั้งต้น จากนั้นจึงค่อยๆ เปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ในขั้นตอนกำหนดอัตราซึ่งจะสร้างเอนไซม์ขึ้นใหม่ ในกรณีที่ความเข้มข้นของเอนไซม์น้อยกว่าความเข้มข้นของสารตั้งต้นมาก อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของเอนไซม์ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม การไฮโดรไลซิสของพันธะเปปไทด์เป็นปฏิกิริยาที่เอื้อต่อพลังงาน^{[ 18 ]}

การทดลองล่าสุดกับทั้งคาริเคนดิบและคาริเคนบริสุทธิ์บ่งชี้ว่าปฏิกิริยาที่ควบคุมการล้างพิษของกลิอาดินย่อยข้าวสาลีที่ pH 7.5 และ 37 °C เป็นปฏิกิริยาอันดับ 1 ที่มีค่าคงที่อัตรา 1.7 x  10 ⁻⁴วินาที^{−1 [ 20 ]}อัตราของปฏิกิริยาถูกติดตามโดยการหายไปของเปปไทด์ กลิอาดิน ซึ่งเป็นพิษต่อไลโซโซมของตับหนู

• Caricain ที่ หัวข้อทางการ แพทย์ (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา