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半胱氨酸蛋白酶催化肽键水解的反应机制的xxx步是通过具有碱性侧链的相邻氨基酸（通常是组氨酸残基）使酶活性位点中的硫醇去质子化。下一步是去质子化半胱氨酸的阴离子硫对底物羰基碳的亲核攻击。在这一步中，底物的一个片段被释放出一个胺端，即蛋白酶中的组氨酸残基恢复到其去质子化形式，并形成将底物的新羧基末端连接到半胱氨酸硫醇的硫酯中间体。因此，它们有时也称为硫醇蛋白酶。所述硫酯键随后被水解以产生羧酸剩余的衬底片段上部分，而再生游离酶。
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