Карбоксипептидаза

Рис. "5. Расположение аминокислотных остат ков в активном центре карбоксипептидазы А со встроенным атомом цинка [1

В белке волос и шерсти, а также других кератинах а-спирали многократно скручены друг с другом в многожильные тяжи, которые образуют видимые глазом нити. Цепи белков шелка вытянуты во всю длину (а не свернуты в спираль) и соединены с параллельными цепями водородными связями в листы, показанные на рис. 21-2,а. В глобулярных белках цепи не являются полностью вытянутыми или полностью свернутыми в а-спираль чтобы молекула имела компактную структуру, она должна быть надлежащим образом деформирована. В молекуле миоглобина (см. рис. 20-25) 153 аминокислоты белковой цепи свернуты в восемь витков а-спирали (обозначенные на рисунке буквами А-Н), которые в свою очередь свернуты так, что в результате получается компактная молекула. Витки Е и Р образуют карман, в котором помещается группа гема, и молекула кислорода может связываться с атомом железа этого гема. Подобным же образом построена молекула гемоглобина, которая состоит из четырех миоглобиновых единиц (см. рис. 20-26). Небольшой белок цитохром с (см. рис. 20-23) имеет меньше места для витков а-спирали. 103 аминокислоты этого белка свернуты вокруг его группы гема подобно кокону, оставляя к ней доступ только в одном месте. У более крупных ферментов, например трипсина (223 аминокислоты) и карбоксипептидазы (307 аминокислот) в центре молекулы имеются области, где белковая цепь делает ряд зигзагов, образуя несколько параллельных нитей, скрепленных водородными связями подобно тому, как это имеет место в молекуле шелка. [c.317]

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]

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]

Аналогичная ситуация реализуется, по-видимому, также и в ферментативных реакциях. Взаимодействие с субстратом одной функциональной группы белка может быть усилено за счет участия в реакции какой-либо другой, рядом расположенной группы нуклеофильного или электрофильного характера. Так, например, при гидролизе пептидной связи на активном центре карбоксипептидазы А см. схему на стр. 19) нуклеофильная атака молекулой воды усилена за счет общеосновного катализа со стороны карбоксильной группы остатка 01и-270 (а возможно и под действием гидроксильной группы остатка Туг-248). Общекислотный катализ осуществляет, по-видимому, Туг-248. Кроме того, расщепление пептидной связи субстрата может быть существенно облегчено в результате электрофильной атаки атомом 2п. [c.65]

Карбоксипептидаза А и роль цинка [c.343]

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]

Рнс. 7. Связывание глицил-/.-тирозина (строение его молекулы показано жирно) в активном центре карбоксипептидазы А (сравни с рис. 5) [15] [c.20]

В качестве иллюстрации смешанных типов ингибирования и активации ферментативных реакций можно привес+и данные по влиянию добавок н-бутанола на скорость реакций гидролиза сложноэфирного (рис. 79, а = 0,27, Р = 0) и пептидного (рис. 80, а = 0,2, Р = 2,3) субстратов карбоксипептидазой В, а также так называемое антиконкурентное (Р == О,/С = со,а/Сг з) влияние эффектора на катализ ацетилхолинэстеразой (рис. 81). [c.224]

В присутствии таких Со(1П)-комплексов скорость гидролиза амидной связи увеличивается в 10 раз по сравиеиию со скоростью щелочного гидролиза. Подобное ускорение реакций сравнимо со скоростями, полученными для карбоксипептидазы А и ее субстратов. Отметим, что в процессе а, который, по-видимому, предпочтительнее процесса б в случае иона Со(П1), карбонильная группа поляризуется и гораздо легче атакуется молекулой воды извне, чем в отсутствие комплекса. Таким образом, ион металла опять-таки играет роль сверхкислоты. Другими словами, прямая поляризация карбонильной группы ионом металла создает более электрофильный центр на атоме углерода. Естественно, различные ионы металла в этом отношенпп обладают различными свойствами, зависящими в основном от их общего заряда, размера, координационного числа и легкости замещения (обычно) координированной молекулы воды. [c.358]

Электростатическое взаимодействие фермент-субстрат играет положительную роль также и в катализе карбоксипептидазой А, которая специфически отщепляет аминокислоты от С-конца пептидов и полипептидных цепей белков. Заряженная карбоксильная группа концевого аминокислотного остатка при образовании комплекса Михаэлиса электростатически взаимодействует с положительно заряженной гуанидиновой группой Arg-145 (см. схему на стр. 19 и рис. 7). Метилирование концевой карбоксильной группы, которое элиминирует электростатическое взаимодействие фермент—субстрат, практически полностью тормозит катализ карбоксипептидазой А [17]. [c.46]

Влияние н-бутанола на кинетику гидролиза гиппурового эфира Ь-аргинина, катализируемого карбоксипептидазой В. Условия опыта pH 8,0 23° С трис-ацетатиый буфер (0,025М) [Е]о = 6,05 10-5 иг/мл [c.93]

Иллюстрацией такого рода механизмам могут служить реакции, катализируемые карбоксипептидазой А. Сближение и ориентация молекулы субстрата по отношению к каталитически активным группам [c.60]

Рис. 79. Смешанный тип ингибирования -бутанолом гидролиза гип-пурового эфира /.-аргинина, катализируемого карбоксипептидазой В [7], если концентрация ингибитора, М

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]

Glu-270 в карбоксипептидазе. Гидроксильная группа [c.68]

Туг-248 в карбоксипептидазе. Имидазольная группа [c.68]

Рассмотрим характер конформационных изменений, возникающих при комплексообразовании карбоксипептидазы А с субстратоподобным ингибитором [15]. В активном центре свободного фермента (см. рис. 5) имеется система водородных связей (пунктир), которая простирается от Aгg-145 через амидные связи полипептидной цепи (01и-155, А1а-154, 01п-249) и молекулу воды (она не указана на рис. 5) до фенольного гидроксила Туг-248. При контакте этого же фермента с квазисубстратом глицил- -тирозином (см. рис. 7) электростатическое взаимодействие свободной карбоксильной группы квазисубстрата с гуанидиновой группой Aгg-145 (пунктир) вызывает смещение последней на 2 А (по сравнению с ее положением в свободном ферменте). Более того, это смещение одного остатка влечет за собой нарушение всей системы водородных связей, что приводит к повороту боковой цепи Туг-248 с перемещением ее фенольного гидроксила на 12 А. В результате между ней и амидным атомом азота в молекуле квазисубстрата образуется водородная связь (пунктир на рис. 7). [c.24]

Рис. 102. Анализ кинетических данных гидролиза бромацетил-Ь, 1-фениляактата, катализируемому карбоксипептидазой [24], с помощью интегральной формы уравнения скорости (6.135)

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]

На рис. 73 приведена зависимость /х ) от 1/з для гидролиза пептидной связи карбобензилоксиглицилфенила-ланина, катализируемого ферментом карбоксипептидазой [c.260]

Рис. 80. Смешанная активация -бутанолом гидролиза гиппурил- -аргинина, катализируемого карбоксипептидазой В [7], если концентрация активатора, М

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]

Чтобы ответить на эти вопросы, Бреслоу и сотр. предложили интересные системы, гораздо лучше моделируюшне действие карбоксипептидазы [220, [c.347]

СООН) гидроксиламином показали, что в отсутствие 2п(П) гидроксиламин является эффективным нуклеофилом, способным атаковать ангидридную группу, но атака не катализируется 2п(И). Напротив, характер зависимости скорости гидролиза от pH указывает на то, что 2п(П) катализирует атаку ангидрида ОН-ионом, а не молекулой воды, и что этот процесс гораздо быстрее, чем некатали-зируемая атака гидроксиламином. Следовательно, связывание 2п(П) с ОН- (из Н2О) делает ион ОН- чрезвычайно эффективным нуклеофилом, с которым не может конкурировать даже такой хороший нуклеофил, как гидроксиламин. Напомним, что на первой стадии действия карбоксипептидазы 2п(11) [c.347]

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]

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]

Ионы кобальта также могут проявлять интересные каталитические свойства при гидролизе эфиров и амидов. Например, Со(1П) гораздо более эффективен, чем Zn(H), при поляризации карбоксильной группы пептидной связи. Однако было установлено, что карбоксипептидаза Л ката.лпзирует гпдролпз оензоплглицил-L-фенилаланина в 10 раз быстрее, чем это могло бы обеспечивать присутствие Со (III). Следовательпо, в случае фермента должен проявляться дополнительный эффект. [c.354]

Карбоксипептидаза катализирует отщеплениеС-концевой аминокислоты от пептидной цепи, причем наиболее эффективно отщепляются аминокислоты, содержащие гидрофобные ароматические остатки [c.260]

Например, феиилуксусмая и фенилпропионовая кислоты содержат карбоксильную группу и ароматическое кольцо на расстоянии, близком к расстоянию этих же групп в остатках ароматических аминокислот, поэтому они могут взаимодействовать со связывающим (контактным) участком фермента карбоксипептидазы (см. стр. 262). Они не цодвергаются каталитическому превращению, так как не содержат пептидных связей, ио конкури1)уют с пептидами за контактный участок фермента и тормозят каталитическую реакцию отщепления С-концевого аминокислотного остатка. Такие соединения получили название ингибиторов ферментов. [c.268]

Наиболее полную информацию сг строении активных центров принесли рентгеновские исследования структуры кристаллических ферментов и их комплексов с субстратоподобными ингибиторами [18—20]. В результате для многих ферментов были получены трехмерные модели их молекулярной структуры при высоких разрешениях (порядка 2А). На рис. 7 показано встраивание молекулы квазисубстрата в активный центр карбоксипептидазы А. Для более глубокого понимания этой молекулярной структуры полезно сопоставить ее со схемой [c.19]

Именно этим можно объяснить, например, то, что при анализе кинетических данных для реакций гидролиза гиппурилфенилглицина и брома-цeтил-DL-фeниллaктaтa, катализируемых карбоксипептидазой, авторы [24] получили отрицательные значения и К т(каж)- Это видно из данных, приведенных на рис. 102, если анализировать их с помощью уравнения (6.135). [c.252]

Основы неорганической химии для студентов нехимических специальностей (1989) -- [ c.297 ]

Органическая химия. Т.2 (1970) -- [ c.36 , c.71 , c.287 , c.291 , c.692 ]

Химия (1978) -- [ c.445 ]

Биохимия Том 3 (1980) -- [ c.42 , c.91 , c.96 , c.104 , c.115 ]

Химия природных соединений (1960) -- [ c.0 ]

Успехи органической химии Том 1 (1963) -- [ c.230 , c.233 ]

Органическая химия (1974) -- [ c.1049 ]

Принципы структурной организации белков (1982) -- [ c.76 ]

Аминокислоты, пептиды и белки (1976) -- [ c.39 ]

Химия углеводов (1967) -- [ c.578 ]

Принципы структурной организации белков (1982) -- [ c.76 ]

Биоорганическая химия (1991) -- [ c.351 , c.425 ]

Биологическая химия (2002) -- [ c.186 , c.206 ]

Биохимия (2004) -- [ c.363 ]

Органическая химия Том2 (2004) -- [ c.522 ]

Органическая химия (2001) -- [ c.508 ]

ЯМР высокого разрешения макромолекул (1977) -- [ c.393 ]

Аффинная хроматография (1980) -- [ c.318 ]

Основные начала органической химии том 1 (1963) -- [ c.813 ]

Основы биохимии Т 1,2,3 (1985) -- [ c.148 , c.194 , c.296 , c.748 , c.749 ]

Новые методы анализа аминокислот, пептидов и белков (1974) -- [ c.349 , c.353 , c.354 , c.369 , c.372 ]

Основы органической химии (1983) -- [ c.273 ]

Основы неорганической химии (1979) -- [ c.651 , c.653 ]

Механизмы биоорганических реакций (1970) -- [ c.12 , c.125 ]

Биологическая химия Издание 4 (1965) -- [ c.324 ]

Биохимия аминокислот (1961) -- [ c.37 , c.260 ]

Методы и достижения бионеорганической химии (1978) -- [ c.12 , c.14 , c.30 , c.76 , c.97 , c.389 ]

Неорганическая химия (1987) -- [ c.585 , c.587 , c.589 ]

Методы химии белков (1965) -- [ c.187 ]

Химия и биология белков (1953) -- [ c.276 , c.279 , c.289 , c.294 , c.364 ]

Пептиды Том 2 (1969) -- [ c.2 , c.110 , c.201 , c.204 , c.273 , c.276 , c.299 ]

Неорганическая биохимия Т 1 _2 (1978) -- [ c.446 , c.457 , c.551 , c.553 , c.554 , c.556 ]

Катализ в химии и энзимологии (1972) -- [ c.243 ]

Курс органической химии (0) -- [ c.385 ]

Краткая химическая энциклопедия Том 2 (1963) -- [ c.437 , c.438 ]

Хроматография на бумаге (1962) -- [ c.468 , c.782 ]

Биология Том3 Изд3 (2004) -- [ c.283 , c.318 ]

Общая химия Биофизическая химия изд 4 (2003) -- [ c.297 ]

ЯМР высокого разрешения макромолекул (1977) -- [ c.393 ]

Биохимия Издание 2 (1962) -- [ c.32 , c.182 ]

Ферменты Т.3 (1982) -- [ c.2 , c.3 , c.4 , c.12 , c.17 , c.120 ]

Биохимия человека Т.2 (1993) -- [ c.67 , c.289 , c.293 ]

Проблема белка (1996) -- [ c.257 , c.258 , c.259 , c.260 , c.261 , c.262 , c.263 , c.269 , c.270 , c.305 , c.306 , c.342 , c.345 ]

Биохимия человека Том 2 (1993) -- [ c.67 , c.289 , c.293 ]

Химия протеолиза Изд.2 (1991) -- [ c.38 ]

Биофизическая химия Т.1 (1984) -- [ c.62 , c.112 ]

Биофизическая химия Т.2 (1984) -- [ c.80 , c.97 , c.279 , c.381 ]

Химия привитых поверхностных соединений (2003) -- [ c.529 ]

Биосенсоры основы и приложения (1991) -- [ c.106 ]

Структура и механизм действия ферментов (1980) -- [ c.22 , c.24 , c.26 , c.33 , c.67 , c.326 , c.376 , c.382 ]

Биологическая химия (2004) -- [ c.79 , c.89 , c.139 , c.334 ]

Биохимия Т.3 Изд.2 (1985) -- [ c.132 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология