Карбоксипептидаза механизм действия

Рис. 6.5. Механизм действия карбоксипептидазы [1].

Рис. 7.28. Постулированный механизм каталитического действия карбоксипептидазы А 01и-270 непосредственно атакует карбонильный углеродный атом гидролизуемой пептидной связи, а Туг-248 отдает протон на НН-группу этого пептида. Образующийся в результате ангидрид далее подвергается гидролизу.

Однако чаще всего непосредственно участвующий в ферментативной реакции ион металла выполняет, как и в обычных органических реакциях, роль кислоты Льюиса, которая действует аналогично протону, но с большей эффективностью (т. е. является суперкислотой, см. гл. 9). В таких реакциях всегда наблюдается одновременный перенос протона между ферментом и субстратом, поэтому в некотором смысле их можно рассматривать как катализируемый ионами металла ферментативный перенос протона. В качестве примера рассмотрим механизм реакции, катализируемой карбоксипептидазой. [c.149]

Глава 7, Механизм действия ферментов лизоцим и карбоксипептидаза 132 [c.231]

В число наиболее известных гидролитических ферментов, для которых получены сведения о структуре и механизме действия, входят экзопептидаза карбоксипептидаза А (гл. 6), рибонуклеаза А (гл. 3) и лизоцим. В настоящей главе мы рассмотрим химию последнего. [c.238]

Каков механизм действия фермента карбоксипептидазы А [c.124]

Что касается механизма действия карбоксипептидазы А, то вопрос заключается в следующем может ли соседняя карбоксильная группа (01и-270), действуя как нуклеофил, конкурировать с атакой гидроксилом, катализируемой ионом металла Приведенная модель по-видимому, свидетельствует о том, что для эфирных субстратов оба механизма могут иметь место при соответствующих значениях pH. [c.350]

Сравните свойства и механизм действия трипсина, пепсина и карбоксипептидазы карбоксипептидазы и карбоангидразы фруктозодн-фосфат-альдолазы и ацетоацетатдекарбоксилазы. [c.180]

Следовательно, можно усомниться в правильности этого механизма. Для решения подобной проблемы следует ответить на следующие три главных вопроса, касающиеся механизма действия карбоксипептидазы и металлоферментов в широком смысле. [c.346]

Механизм действия сериновых протеаз очень хорошо иллюстрирует смысл концепции стабилизации переходного состояния. Примеры реализации механизмов деформации и индуцированного соответствия обсуждаются в гл. 12 (последний механизм рассмотрен на примере функционирования карбоксипептидазы, папаина и глюкозо-6-фосфат—изомеразы, а напряжение — на примере папаина). [c.323]

При изучении кинетики гидролиза пептидного субстрата, катализируемого карбоксипептидазой В, был обнаружен активирующий эффект добавок н-бутанола [10]. Исходя из данных табл. 19, предложить кинетическую схему реакции в предположении двухстадийного механизма действия фермента и рассчитать константу активации н-бутанолом. [c.97]

Как отмечалось в гл. 7, выявление промежуточных соединений ферментативных реакций потребовало больших усилий. Было установлено, что в физиологических условиях в ходе реакций с участием многих наиболее распространенных гидролитических ферментов и природных субстратов эти соединения не накапливаются (табл. 10.5), в связи с чем механизм действия пепсина и карбоксипептидазы до сих пор не удалось установить. [c.325]

Различие в механизмах гидролиза под действием химотрип-сина и карбоксипептидазы и в механизмах декарбоксилирования под действием металлозависимых ферментов и ферментов, действующих через основание Шиффа, является отражением различия в восприимчивости карбонилсодержащих соединений к кислотному и основному катализу. Нуклеофильные и основные свойства боковых цепей белковой молекулы вполне достаточны для проявления ферментом каталитической активности, тогда как ионы металлов являются гораздо более эффективными кислотными катализаторами по сравнению с протонами, о чем убедительно свидетельствует пример металлоферментов. Другая причина широкой распространенности металлоферментов связана, вероятно, с полидентатным характером комплексов металлов. Строго определенное пространственное расположение не- [c.148]

Центральным моментом механизма действия карбоксипептидазы является вопрос о том, в какой роли выступает остаток 01и-270 — является ли он нуклеофильным катализатором, образующим смешанный ангидрид с субстратом [схема (12.25)], или представляет собой общее основание, которое активирует атаку субстрата молекулой воды [схема (12.26)] [ПО]. [c.379]

С целью определеиия строения активного центра альдолазы и выяснения механизма ее действия было предпринято много попыток. Однако до сих пор отсутствуют однозначные данные. Работы, проведенные в различных лабораториях, свидетельствуют об определенной роли С-концевого остатка тирозина [И]. Удаление этого остатка путем переваривания карбоксипептидазой привело к образованию [c.361]

Из этих исследований механизма действия карбоксипептн-дазы А можно сделать следующие два вывода 1) 2п(И), по-видимому, связывается с карбонильной группой эфирных и амидных субстратов и 2) 01и-270 — также участник процесса, причем предполагается механизм как общего основного, так и нуклеофильного катализа. Существует также строгое доказательство того, что для эфиров и амидов механизмы различны. Следует обсудить также другой возможный механизм действия карбоксипептидазы А, включающий нуклеофильную атаку эфирной или амидной связи субстрата гидроксильным ионом, координированным цинком(И) Такая возможность тщательно изучена [223], в частности, на гидролизе карбоксилзамещенного эфира 8-оксихинолилглутарата в присутствии 2п(И). [c.350]

Структура и механизм действия карбоксипептидазы А [c.151]

Для карбоксипептидазы А (КПА) из поджелудочной железы быка известны и трехмерная структура [1—3], и полная аминокислотная последовательность [4]. Роль существенно важного металла установлена менее определенно, но она доступна изучению с помощью разнообразных спектроскопических [5, 6] и кинетических [7, 8] методов. Следовательно, этот фермент можно включить во все увеличивающийся список белков, для которых возможно провести корреляции структуры и функции. Любой предлагаемый механизм катализа под действием КПА должен теперь учитывать как накопленные химические данные, так и взаимодействия, наблюдавшиеся при структурном исследовании кристаллов комплекса карбоксипептидазы с модельным субстратом глицил-ь-тирозином [3, 9]. [c.504]

Этот вопрос является как нельзя более уместным, поскольку все данные о структурных особенностях ферментов и механизме их действия были получены при исследовании кристаллических белков. Когда-то ответить на поставленный выше вопрос было довольно трудно, но имеющиеся в настоящее время данные, как правило, дают положительный ответ. Сомнения остаются лишь относительно активного центра карбоксипептидазы (гл. 12), да и то только по поводу подвижной боковой цепи остатка тирозина. [c.26]

Второй возможный механизм каталитического действия карбоксипептидазы А. [c.149]

Наконец, следует указать, что принцип углового напряжения амидных связей развит также Моком в 1976 г. и использован в приложении к механизму действия карбоксипептидазы А [121]. Он включает поворот амидной связи таким образом, чтобы стало возможным цис- или транс-присоединение нуклеофила и протона по образующимся орбиталям в переходном состоянии. Этот принцип дополняет теорию (Делоншама) оптимальной геометрии тетраэдрического интермедиата в переходном состоянии. [c.257]

В связи с этим главный вопрос относительно предполагаемого ферментативного механизма действия карбоксипептидазы А состоит в стерической возможности и способности карбоксильной группы 01и-270 эффективно участвовать в нуклеофильной реакции. Фактически доказательство ее участия сейчас уже получено в спектроскопических исследованиях при температурах <0°С (—60°С) ковалентного ацилферментного промежуточного соединения, полученного при гидролизе субстрата О-(гранс-л-хлорциннамоил)-г-Р-фениллактата карбоксипептидазой А [224]. Более того, результаты свидетельствуют о том, что деацилирование промежуточного смешанного ангидрида катализируется связанной с цинком гидроксильной группой. [c.351]

Металлы входят в активный центр металлофермента и участвуют в образовании фермент-субстратного комплекса, образуя координационные связи с субстратом. Возможно, что ион металла играет роль мостика при образовании фермент-субстратного комплекса. Субстрат взаимодействует при этом с металлом по крайней мере двумя группами, расположенными по обе стороны от связи, расщепляемой при ферментативной реакции. В качестве примера можно рассмотреть механизм действия карбоксипептидазы А, специфичной по отношению к С-концевой аминокислоте, имеющей свободную карбоксильную группу. В этом случае в образовании хелатного комплекса принимает участие концевая карбоксильная группа и карбонильный кислород пептидной связи. Металл — цинк, оттягивая на себя электроны, ослабляет пептидную связь. На основании этой гипотезы структура фермент-субстратного комплекса в случае карбокси-лептидазы А может быть представлена следующим образом [c.245]

Молекулярный механизм действия ИЛ1 на клетку, имеющую специфический для него рецептор, не известен. Из самых ранних работ с ИЛ1 известно, что этот белок обладает активностью кар-боксипептидазы. Каталитическая активность ИЛ1 блокируется ингибиторами карбоксипептидазы — d " и фенантролином. Однако эти сведения не проясняют механизма действия ИЛ1 на клетку. В настоящее время нельзя даже утверждать, что сигнал активации формируется на клеточной мембране. Комплексы ИЛ1 с рецептором эндоцитируются, и значительное количество индивидуальных молекул ИЛ1 оказывается в ядре клетки, так что нельзя даже исключить прямое действие ИЛ1 на транскрипцию генов. [c.59]

Механизм действия карбоксипептидазы изучен не столь хорошо, как для сериновых и тиоловых протеаз. Роль всех каталитических групп однозначно не установлена. Ион цинка, по всей вероятности, играет роль электрофильного катализатора, поляризуя карбонильную группу и стабилизируя образующийся на атоме кислорода отрицательный заряд (гл. 2, разд. Б.7) [118]. Характер рН-зависимости скорости реакции позволяет сделать вывод, что в каталитическом процессе участвует ионизированная карбоксильная группа 01и-270. График зависимости активности фермента от pH представляет собой колоколообразную кривую с максимумом при pH 7,5 положение максимума определяется ионизацией основной формы группы с р/Са = 6 и кислой формы группы с р/Са = 9,1 в свободном ферменте [119, 120]. Более низкий р/Са соответствует 01и-270, более высокий пока не отнесен ни к какой группе. По всей видимости, гидроксильная группа Туг-248 выступает в этой реакции в роли обшей кислоты [ПО]. Хотя прямых данных в пользу высказанного предположения нет, данный остаток, несомненно, важен для проявления пептидаз-ной активности. Модификация боковой цепи тирозина в результате ацетилирования или диазотирования подавляет пептидаз-ную активность, но усиливает эстеразную активность фермента [121]. Интересно, что при замешении цинка атомом ртути, кадмия или свинца эстеразная активность не изменяется, а пеп-тидазная подавляется [122]. [c.379]

Рассмотрим в качестве примера хорошо изученный фермент карбоксипептидазу А. Механизм действия этого фермента выяснен путем рентгеноструктурного исследования комплексов фермента с разными ингибиторами и псевдосубстратами. [c.89]

Перейдем теперь к карбоксипептидазе А-пищеваритсльному ферменту, гидролизующему С-концевую пептидную связь в полипептидах. Особенно легко гидролизуются пептиды, в которых С-концевой остаток имеет ароматическую или большую алифатическую боковую цепь (рис. 7.22). Этот фермент интересен в том отношении, что по механизму катализа он принципиально отличается от лизоцима. Прежде чем перейти к подробному обсуж дению механизма действия карбоксипептидазы А, отметим два основных аспекта. [c.144]

Основываясь на своих собственных исследованиях модельных соединений, Бреслоу предложил второй механизм гидролиза пептидов карбоксипептидазой А, не включающий образования ацил-ферментного промежуточного соединения [221, 222]. По существу, в гидролизе пептидной связи участвуют ион цинка, карбоксильный ион и гидроксильная группа тирозина. 2п(П) ио-прежнему играет роль кислоты Льюиса, координируя карбонильный кислород, а карбоксильная группа действует скорее как общее основание. Это мож но утверждать, поскольку в присутствии СН3ОН (вместо воды) метанолиз пептидного субстрата не наблюдался из-за неблагоприятной константы равновесия. Таким образом, фермент не может включать метанол в переходное состояние (в реакции, катализируемой в обоих направлениях) ни в случае эфирных, ни в случае пептидных субстратов. Это означает, что для протекания гидролиза необходимо удаление в переходном состоянии обоих протонов молекулы воды. [c.348]

Данные Дейла, Дэвиса и Мередита [82], изучавших инактивацию карбоксипептидазы и аллоксазинадениндинуклеотида при действии рентгеновских лучей в присутствии различных защитных веществ, приведены в табл. 17. Если мы примем предложенный выше механизм, то сможем рассматривать О как отношение реакционной способности защитного вещества к реакционной способности субстрата при взаимодействия с радикалами, возникающими в растворителе при облучении. [c.236]

Корреляция относительного ряда пептидазной активности со структурой комплекса и электронной конфигурацией иона металла позволяет дать разумное описание электронных перестроек молекулы субстрата, которое совпадает с механизмом ферментативного действия, сформулированным на основе рентгеноструктурного анализа. Этот механизм не дает объяснения, почему в нативном белке находится ион 2п(П), а не более активный Со(И), и не дает исчерпывающего ответа на вопрос о природе каталитического действия карбоксипептидазы. Вероятно, однако, что механизм, постулированный Липскомбом и сотрудниками, правильно отражает природу центров связывания субстрата, включающих ион металла. Корреляция относительного ряда пептидазной активности с рядом прочности связи металл—лиганд [(3.7) и (3.8) ] может, следовательно, указывать на важную роль электронной структуры и геометрии координации катиона металла в протеолитическом действии металлокарбоксипептидаз. [c.97]

Карбоксипептидаза А, пищеварительный фермент, расщепляющий С-концевой пептид в полипептидах, служит примером фермента, в основе каталитического действия которого лежит совершенно иной механизм. Структура этого фермента и его комплекса с глицилтирозином-аналогом субстрата-раскрыта на уровне атомного разрешения. Связывание глицилтирозина вызывает большие структурные изменения в области активного центра, в результате которых эта область теряет воду и становится гидрофобной. Пример карбоксипептидазы А иллюстрирует ту важную роль, которую играет в катализе индуцированное соответствие формы фермента форме субстрата. Другая примечательная особенность данного фермента состоит в том, что в его активном центре содержится ион цинка, имеющий существенное значение для катализа. Карбонильный атом углерода расщепляемой пептидной связи поляризуется цинком и становится более чувствительным к нуклеофильной атаке. Здесь мы видим пример индукции смещения электронов в субстрате. При катализе карбоксипептидазой А молекула воды, активированная глутаматом-270, непосредственно атакует карбонильную группу расщепляемой пептидной связи одновременно тирозин-248 отдает протон на НН-группу этой связи, и в результате происходит гидролиз. [c.150]

В желудочно-кишечный тракт с белковой пищей поступили пептиды следующего строения ала-тре-тир-сер-арг-иле-вал напищите пептид и укажите, какие связи расщепляют пепсин, трипсин, химотрипсин, карбоксипептидаза и аминопеп-тидаза Укажите место синтеза каждого фермента. Укажите продукты, которые образуются в результате совместного действия ферментов, и их дальнейшую судьбу в желудочно-ки-шечном тракте. Объясните биологический смысл секреции ферментов в виде проферментов и механизм активации. [c.250]

Карбоксипептидазы гидролизуют пептидную связь, образованную С-концевым аминокислотным остатком. Существует две разновидности карбоксипептидаз карбоксипептидаза А и карбоксипептидаза В. Карбоксипептидаза А первоначально выделяется в виде прокарбоксипепти-дазы А, которая активируется трипсином. Карбоксипептидаза А отщепляет от пептида преимущественно С-концевые аминокислотные остатки с ароматическими боковыми цепями (механизм каталитического действия карбоксипептидазы А описан в главе 2). Карбоксипептидаза В также выделяется в неактивной форме затем, будучи активированной, она атакует С-концевые остатки, содержащие только аргинин и лизин. [c.377]

Цефалоспорины имеют сходный с пенициллинами механизм биологического действия. Они, так же как и модифицированные пенициллины, проникают в бактериальную клетку через пориновые каналы внещней мембраны клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Следовательно, в основе механизма биологического действия пенициллинов и цефалоспоринов лежит процесс подавления активности двух ферментов (транспептидазы муреина и О-аланин-карбоксипептидазы), которые участвуют в образовании основного полимера клеточной стенки бактерий на его заключительном этапе. [c.423]

На основе данных рентгеноструктурного анализа Липском (Lips omb) предложил механизм каталитического действия карбоксипептидазы А. Постулированная структура реакционноспособного ES-комплекса показана на рис. 7.28. Согласно предложенному механизму, ОН-группа тирозина-248 отдает протон на NH-rpynny расщепляемой пептидной связи. Карбонильный атом углерода этой пептидной связи подвергается атаке со стороны карбоксильной группы глутамата-270, которая выступает в данном случае как нуклеофильная группа. Образующийся в результате ангидрид глутамата-270 и кислотного компонента субстрата подвергается далее гидролизу. [c.148]