木瓜蛋白酶（Papain）的分子構(gòu)建源于番木瓜乳汁中多種蛋白酶的協(xié)同體系。未成熟果實(shí)乳汁中除木瓜蛋白酶外，還含有木瓜凝乳蛋白酶A/B（Chymopapain A/B）、木瓜肽酶B（Papaya Peptidase B）等半胱氨酸蛋白酶，這些酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)高度同源，均以單肽鏈形式存在，但活性中心氨基酸排列差異賦予其功能特異性。木瓜蛋白酶的分子構(gòu)建以催化三聯(lián)體（Cys25-His159-Asp158）為核心，通過半胱氨酸的巰基（-SH）作為親核基團(tuán)攻擊肽鍵羰基碳，形成?；?酶中間體，再經(jīng)水解釋放肽鏈末端；而其他同源酶可能通過調(diào)整活性中心氨基酸位置或側(cè)鏈基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同肽鍵的特異性切割。

在組合應(yīng)用中，木瓜蛋白酶常與其他酶形成復(fù)合體系以增強(qiáng)功能。例如，在肉類嫩化劑中，木瓜蛋白酶與菠蘿蛋白酶（Bromelain）按1:2比例混合，前者優(yōu)先水解膠原蛋白三螺旋結(jié)構(gòu)中的精氨酸-賴氨酸鍵，后者則針對(duì)彈性蛋白的疏水性肽鍵，二者協(xié)同使肉類嫩化效率提升40%；在啤酒澄清工藝中，木瓜蛋白酶與溶菌酶（Lysozyme）聯(lián)用，前者分解大分子蛋白質(zhì)，后者降解細(xì)菌細(xì)胞壁，雙重作用徹底消除渾濁源。此外，現(xiàn)代生物工程技術(shù)通過基因重組將木瓜蛋白酶與纖維素酶（Cellulase）融合表達(dá)，構(gòu)建的嵌合酶可同時(shí)分解植物細(xì)胞壁（纖維素）和胞內(nèi)蛋白，顯著提高大豆分離蛋白的水解度。