Фосфатазы механизм катализа

По аналогии с известными гистидин-сериновыми ферментами кислотно-основных процессов обычно предполагают, что в неспецифических фосфатазах при образовании промежуточного продукта осуществляется фосфорилирование фермента по серину с участием гистидина, действующего по механизму обобщенного основного катализа, что и объясняет отщепление фосфорильной, а не фосфатной группы. Для фосфатаз, имеющих оптимум pH в щелочной области (щелочная фосфатаза), необходимы соответствующие количества ионов двухвалентных металлов в качестве кофакторов для компенсации зарядов на фосфатной группировке и облегчения нуклеофильной атаки гидроксильной группой серина на фосфор, катализируемое основанием (гистидином). Для кислой же фосфатазы, имеющей оптимум pH в районе пяти добавления ионов двухвалентных металлов не требуется, поскольку фосфорные эфиры при этих значениях pH существуют в моно-анионной форме, а следовательно, нуклеофильная атака на фосфор не затруднена. [c.172]

При катализе ферментами химической реакции может реализоваться любой из вышеприведенных механизмов катализа. Например, имидазольное кольцо остатка гистидина в ферменте а-химотрипсии (разд. 4.4) способно играть роль обгдеосновного катализатора, тогда как в ферменте щелочная фосфатаза тот л<е остаток может действовать в качестве нуклеофильного катализатора. Действительно, ферменты — это сложные катализаторы, в ходе действия которых реализуется несколько механизмов. Именно благодаря успешному сочетанию разных каталитических процессов скорость катализируемой реакции повышается в Ю раз (по сравнению со скоростью некатализируемой реакции). Более того, именно такая комбинация факторов приводит к специфическому катализу. [c.195]

Тот факт, что перенос фосфата протекает через ковалентное промежуточное соединение, фосфорилфермент, служит основой предполагаемого механизма катализа щелочной фосфатазой. Фосфорилированный белок можно осадить из смеси фосфата с ферментом прибавлением трихлоруксусной кислоты [60]. Анализ продуктов расщепления белка показывает, что фосфат присоединен к остатку серина [61]. В щелочной среде обнаружить ковалентно присоединенный фосфат не удается, одна1ко Вильсон и сотр. [62—67] с помощью кинетических и изотопных методов показали, что фосфорилфермент образуется при всех значениях pH и что он идентичен фосфорилированному белку, выделяемому из кислого раствора. Свободная энергия гидролиза этого промежуточного соединения удивительно мала, и по величине соответствующей ей константы равновесия он в 10 раз устойчивее обычных фосфорных эфиров [62—64]. Причина того, что фосфатаза не оказывается в термодинамической ловушке, заключается в образовании нековалентного комплекса фермент—фосфат, который при pH 8 в 100 раз устойчивее фосфорилфермента [62]. В результате этого равновесие [c.638]

Гидролазы. В данной таблице представлены 7 ферментов этого класса, четыре из которых относятся к подклассу гид-ролаз ангидридов кислот (3.6.). Представляется удивительным, что практически ни для одного из ферментов обширнейшего подкласса пептигидролаз (3.4) флип-флоп -механизм не показан [1]. Одним из первых ферментов, для которых был предложен этот механизм катализа, является относящаяся к классу гидролаз щелочная фосфатаза. Однако в настоящее время именно для этого фермента возможность работы по флип-флоп -механизму усиленно оспаривается [36] Особенностью неорганической пирофосфатазы (3.6.1.1.) является обнаружение флип-флоп -механизма фосфорилирования субъединиц в некаталитическом центре [35]. Важным мембранным ферментом, в котором реализуется флип-флоп -механизм, или по терминологии авторов, попеременности мест связывания [50], является Н-АТФ-аза, осуществляющая преобразование энергии цепи переноса электронов в энергию макроэргических связей молекул АТР. Этот же механизм оказался применим и к другим мембранным АТР-азам — Ка, К и Са-зависимым [47, 62, 74, 135, 150], подробно рассмотренным также в обзоре [4]. [c.138]

Молекулярный механизм действия металлов в энзиматическом катализе, или роль металлов в активировании ферментами. В ряде случаев ионы металлов (Со , Mg , Zn , Fe ) выполняют функции простетических групп ферментов, или служат акцепторами и донаторами электронов, или выступают в качестве электрофилов либо нуклеофилов, сохраняя реактивные группы в необходимой ориентации. В других случаях они способствуют присоединению субстрата к активному центру и образованию фермент-субстратного комплекса. Например, ионы Mg через отрицательно заряженную фосфатную группу обеспечивают присоединение монофосфатных эфиров органических веществ к активному центру фосфатаз, катализирующих гидролиз этих соединений. Иногда металл соединяется с субстратом, образуя истинный субстрат, на который действует фермент. В частности, ионы Mg активируют креатинфосфокиназу благодаря образованию истинного субстрата—магниевой соли АТФ. Наконец, имеются экспериментальные доказательства прямого участия металлов (например, ионов Са [c.146]

Обсуждение механизма действия фосфатазы до сих пор не касалось осложнения, связанного с существованием лищь одного центра прочного присоединения фосфата при участии в катализе двух ионов металла. Согласно аллоствричеокой модели [76, 77], связывание одной молекулы фосфата затрудняет связывание другой из-за возникающих дальнодействующих взаимодействий между субъединицами. Альтернативный механизм [51] объясняет это [c.643]