Les carboxypeptidases sont des enzymes d’origine pancréatique et intestinale présentes dans le duodénum. Les carboxypeptidases sont d’autres enzymes contenant du Zinc. Sa fonction est  l’hydrolyse catalytique des liaisons peptidiques des protéines.

                          H                O     H

            ^-O₂C -----C-----NH----C----C-----NH +     H₂O  ---->    ^-O₂CCRHNH₃⁺   +  ^-O₂CCHRNH       

                           R                     R

Un exemple bien étudié est la carboxypeptidase bovine A, qui est constituée par une  chaîne polypeptidique unique fixée à un Zn²⁺. La structure aux rayons X donne l’environnement du Zn²⁺ (Figure 1).

         

Comme dans le cas de l’anhydrase carbonique, caractérisée de façon plus précise, il se peut que la coordination de l’eau à Zn²⁺ augmente la vitesse d’établissement de l’équilibre entre H₂O et le nucléophile OH^-. Ou encore, Zn²⁺ peut servir d’acide de Lewis catalyseur par coordination au groupement carbonyle du peptide et réduire ainsi la densité électronique sur son atome C ce qui facilite l’hydrolyse.

Les données structurales montrent un mouvement considérable du résidu de la tyrosine 248 vers le site actif pendant la fixation du substrat, ce qui suggère que cette tyrosine est vraisemblablement impliquée dans le mécanisme. L’étude aux rayons X d’un substrat modèle a conduit à développer un mécanisme hydroxo alternatif dans lequel le groupement carbonyle attaqué est lié par liaison hydrogène au résidu arginine 127 ; H₂O reste dans la sphère de coordination de l’ion Zn²⁺ et attaque le substrat par le mécanisme hydroxo (figure 2).

Figure 2 (a) le diol, produit primaire de la réaction d’un substrat catalysée par la carboxypeptidase selon le mécanisme hydroxo. L’astérisque sur l’atome O indique le groupement hydroxo venant de l’ion Zn²⁺ attaquant. (b) Une réaction analogue qui a été étudiée par diffraction des rayons X

 

L’intermédiaire primaire de la réaction est la structure de diol de la figure 2. Cette proposition est conforme à la cinétique de la réaction. Le mécanisme implique l’existence d’une pentacoordination transitoire sur l’ion Zn²⁺.

Les mécanismes acide de Lewis et hydroxo sont tous les deux plausibles pour la coupure hydrolytique des protéines catalysée par la carboxypeptidase.