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學習重點 胰蛋白酶辨識鹼性胺基酸：主要水解離胺酸（Lys）與精胺酸（Arg）羧基端側的胜肽鍵。 胰凝乳蛋白酶偏好芳香族胺基酸：主要辨識苯丙胺酸（Phe）、色胺酸（Trp）及酪胺酸（Tyr）；離胺酸不是其典型辨識對象。 胃蛋白酶適合強酸環境：最適 pH 約為 1.5～2.0；判斷最接近的數值時，應選擇約 1.5。 泛素化可促成蛋白質降解：受質蛋白質帶有適當的多泛素鏈後，可由 26S 蛋白酶體辨識並降解，是調控細胞內蛋白質周轉的重要機制。 核心觀念 一、蛋白酶切割的是胜肽鍵 蛋白酶藉由水解胜肽鍵分解蛋白質。胜肽鍵由一個胺基酸的羧基與下一個胺基酸的胺基形成；不同蛋白酶的受質結合部位不同，因此對胺基酸側鏈具有不同的辨識偏好。 「在某胺基酸之後切割」是指依蛋白質序列由胺基端到羧基端的方向，切斷該殘基與下一個殘基之間的胜肽鍵，也就是切在該殘基的羧基端側，不是切斷胺基酸的側鏈。 例如序列為 Ala–Lys–Gly 時，胰蛋白酶的典型切割位置是 Ala–Lys｜Gly。若序列中連續出現 Lys–Arg，則 Lys 後方與 Arg 後方的胜肽鍵都可能成為切割位置，仍須視後續殘基與反應條件判斷。 內肽酶：水解蛋白質內部的胜肽鍵，產生較短的胜肽；胃蛋白酶、胰蛋白酶與胰凝乳蛋白酶皆屬此類。 外肽酶：從胜肽的胺基端或羧基端逐步移除末端殘基。 二、胰蛋白酶與胰凝乳蛋白酶的專一性 比較項目 胰蛋白酶（trypsin） 胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin） 主要辨識對象 離胺酸 Lys、精胺酸 Arg 苯丙胺酸 Phe、色胺酸 Trp、酪胺酸 Tyr 側鏈特徵 鹼性，在生理 pH 下通常帶正電 具有較大的芳香族側鏈 典型切割方向 上述殘基的羧基端側 上述殘基的羧基端側 判斷關鍵 看到 Lys、Arg，優先聯想到 trypsin 看到 Phe、Trp、Tyr，優先聯想到 chymotrypsin 胰蛋白酶：其受質結合口袋有利於辨識離胺酸與精胺酸帶正電的側鏈。因此，精胺酸是典型辨識對象；甘胺酸不是其特徵性辨識對象，色胺酸與酪胺酸則應優先聯想到胰凝乳蛋白酶。 胰凝乳蛋白酶：其疏水性結合口袋適合容納芳香族側鏈，因此偏好在苯丙胺酸、色胺酸與酪胺酸之後切割。離胺酸具有帶正電的側鏈，不符合此典型偏好。 上述規則描述的是典型專一性，實際切割仍受鄰近序列與蛋白質構形影響。例如胰蛋白酶辨識的 Lys 或 Arg 後方若緊接脯胺酸（Pro），通常不易切割。基本辨識題應先掌握「Lys、Arg」與「Phe、Trp、Tyr」兩組對應。 三、胃蛋白酶的最適 pH 最適 pH是酵素在特定反應條件下活性最高的 pH，不表示酵素只能在該單一數值下作用。pH 會影響酵素活性部位與受質的解離狀態，也可能影響蛋白質構形，因此不同酵素具有不同的最適範圍。 胃蛋白酶（pepsin）由胃主細胞以胃蛋白酶原形式分泌，在胃內酸性環境中活化。其最適 pH 約為1.5～2.0，屬於強酸範圍；若要求最接近的單一數值，應掌握1.5。 胃蛋白酶對芳香族及部分疏水性殘基附近的胜肽鍵具有偏好，但其切割規則較廣，不宜直接套用胰凝乳蛋白酶的簡化規則。胰蛋白酶與胰凝乳蛋白酶則主要在小腸較偏鹼的環境作用，不應與胃蛋白酶的強酸最適條件混淆。 四、泛素－蛋白酶體降解途徑 泛素化（ubiquitination）是將小型蛋白質泛素接到受質蛋白質上的修飾，通常歸類為轉譯後修飾。細胞可藉此選擇需要移除的蛋白質，調節蛋白質含量，並清除部分受損或異常蛋白質。 E1 活化泛素：泛素活化酵素利用 ATP 活化泛素。 E2 攜帶泛素：活化的泛素轉交給泛素結合酵素。 E3 辨識受質：泛素連接酵素協助將泛素接到受質蛋白質，常見連接位置為離胺酸側鏈；E3 是受質選擇性的重要來源。 建立降解訊號：受質帶有適當的多泛素鏈後，可被 26S 蛋白酶體辨識。 展開並降解：蛋白質經展開後送入蛋白酶體水解，產生較短胜肽；泛素通常先被移除並回收。 26S 蛋白酶體包含 20S 催化核心與 19S 調節顆粒。19S 參與辨識泛素訊號、處理受質及利用 ATP 展開蛋白質，20S 核心則負責胜肽鍵水解。因此，泛素主要提供標記，真正執行蛋白質水解的是蛋白酶體。 並非所有泛素化都導向降解；其結果取決於泛素鏈型與受質情境。就典型的蛋白酶體降解而言，應記住適當的多泛素鏈是降解訊號。 醣基化（glycosylation）、磷酸化與甲基化也能調節蛋白質功能，但不能一概視為蛋白酶體降解標記。某些磷酸化事件可促進後續泛素化；若問直接與典型蛋白質降解標記相關的修飾，應選泛素化。此外，glycosylation 通常譯為「醣基化」，應與非酵素性的糖化作用區分。 常考陷阱 把兩種胰臟蛋白酶名稱混淆：胰蛋白酶對應 Lys、Arg；胰凝乳蛋白酶對應 Phe、Trp、Tyr。名稱相近，辨識對象不同。 看到離胺酸就選胰凝乳蛋白酶：離胺酸屬鹼性胺基酸，是胰蛋白酶的典型辨識對象；不屬於胰凝乳蛋白酶偏好的芳香族組別。 將「之後」誤判為胺基端側：序列由胺基端寫向羧基端時，指定殘基之後就是其羧基端側胜肽鍵。 認為消化酵素都在中性附近活性最高：胃蛋白酶適合強酸環境，最適 pH 約 1.5～2.0，不能套用小腸酵素的條件。 將磷酸化直接等同降解：磷酸化可能間接調節降解，但典型的蛋白酶體辨識標記是適當的泛素鏈。 認為泛素本身會水解蛋白質：泛素負責標記，蛋白酶體負責降解；也不能推論所有泛素化蛋白質都一定被降解。 記憶口訣 「胰切離精，凝切芳香；胃愛強酸，泛素標記送降解。」 離精：離胺酸 Lys、精胺酸 Arg，對應胰蛋白酶。 芳香：苯丙胺酸 Phe、色胺酸 Trp、酪胺酸 Tyr，對應胰凝乳蛋白酶。 強酸：胃蛋白酶最適 pH 記住約 1.5。 送降解：適當多泛素鏈標記後，由 26S 蛋白酶體辨識並降解。