Trypsinogen是如何轉變成活化型式的trypsin？

本題觀念：

本題考查的是消化酵素的活化機制 (Activation of Digestive Enzymes)，特別是胰蛋白酶原 (Trypsinogen) 如何轉變為具活性的胰蛋白酶 (Trypsin)。這是一個典型的酶原活化 (Zymogen Activation) 過程，涉及特定胜肽鍵的斷裂 (Limited Proteolysis)。

選項分析

• A. 與鈣離子結合後活化：錯誤。

  • 鈣離子 ($Ca^{2+}$) 在胰蛋白酶的生物化學中確實扮演重要角色，主要功能是穩定胰蛋白酶原和胰蛋白酶的結構，保護其免受自身消化 (Autolysis) 或降解。雖然鈣離子可以促進或加速胰蛋白酶原的「自體活化 (Autoactivation)」，但它並非將 Trypsinogen 轉變為 Trypsin 的主要「啟動機制」。生理上最關鍵的活化步驟是依賴酵素的切割，而非單純的離子結合。

• B. 形成 trypsinogen dimers 後活化：錯誤。

  • 胰蛋白酶原的活化不依賴二聚體化 (Dimerization)。某些酵素（如 Caspase-9）確實透過二聚體化活化，但胰蛋白酶屬於絲胺酸蛋白酶 (Serine Protease) 家族，其活化機制是透過切除 N 端的一段活化胜肽 (Activation peptide)。

• C. 經 enteropeptidase 作用後活化：正確。

  • 胰蛋白酶原 (Trypsinogen) 由胰臟分泌至十二指腸後，會遇到位於小腸刷狀緣 (Brush border) 的腸胜肽酶 (Enteropeptidase，舊稱 Enterokinase)。
  • Enteropeptidase 會專一性地切割 Trypsinogen N 端的一段胜肽（通常是切斷 Lys-Ile 鍵），移除一段含有天門冬胺酸 (Asp) 的酸性胜肽片段。這個切割動作會導致蛋白質構型改變，形成活化中心，從而產生具活性的 Trypsin。
  • 一旦有少量的 Trypsin 被生成，Trypsin 本身也能切割剩餘的 Trypsinogen（自體催化），產生連鎖反應，但啟動者是 Enteropeptidase。

• D. 經 protein kinase 磷酸化後活化：錯誤。

  • 磷酸化 (Phosphorylation) 通常是細胞內訊息傳遞路徑中調節酵素活性的方式（例如肝醣磷解酶）。消化道內的酵素活化主要依賴蛋白水解 (Proteolysis)，而非磷酸化。Trypsinogen 的活化是不可逆的胜肽鍵切割，而磷酸化通常是可逆的調節。

答案解析

正確答案為 (C) 經 enteropeptidase 作用後活化。

生理機制如下：

1. 胰臟分泌不具活性的 Trypsinogen 進入十二指腸。
2. 十二指腸黏膜細胞分泌 Enteropeptidase。
3. Enteropeptidase 切割 Trypsinogen 的 N 端胜肽，將其轉化為活性的 Trypsin。
4. 活化後的 Trypsin 接著負責活化其他胰臟消化酵素（如 Chymotrypsinogen, Procarboxypeptidase 等），引發串聯式的消化反應。

核心知識點

考生應掌握以下 消化酵素活化 的核心重點：

1. 關鍵酵素：Enteropeptidase (Enterokinase) 是啟動小腸內蛋白消化連鎖反應的關鍵，它位於十二指腸刷狀緣。
2. 活化機制：有限蛋白水解 (Limited Proteolysis)。即切除酵素原 (Zymogen) 的一段遮蔽胜肽，暴露或形成活性位點。
3. 活化級聯 (Activation Cascade)：
   • Enteropeptidase $\rightarrow$ 活化 Trypsinogen 成為 Trypsin。
   • Trypsin $\rightarrow$ 活化其他酵素原（Chymotrypsinogen $\rightarrow$ Chymotrypsin; Proelastase $\rightarrow$ Elastase; Procarboxypeptidase $\rightarrow$ Carboxypeptidase; Prolipase $\rightarrow$ Lipase）。
4. 臨床相關：若 Enteropeptidase 缺乏，將導致嚴重的蛋白質吸收不良；若 Trypsin 在胰臟內提早活化，則會導致急性胰臟炎 (Acute Pancreatitis)。

參考資料

1. Physiology of the Gastrointestinal Tract: Activation of Pancreatic Proteolytic Enzymes.
2. UpToDate/Medical Textbooks: Physiology of exocrine pancreatic secretion - Zymogen activation.
3. National Center for Biotechnology Information (NCBI): Enteropeptidase: The gatekeeper of protein digestion. (Source: PMC articles on Trypsinogen activation).