Химотрипсин последовательность в активном центре

Еще один пример проявления конформационного эффекта — это различная каталитическая активность природного катализатора химотрипсина при гидролизе сложноэфирной связи в молекулах нитрофениловых эфиров. Известно, что химотрипсин в нативной форме гидролизует сложноэфирную связь с достаточно большой скоростью. При денатурации химотрипсина, когда химическая последовательность звеньев сохраняется, но форма молекулы меняется, скорость гидролиза снижается в миллион раз. Это происходит потому, что в нативной конформации а-химотрипсина два из его аминокислотных остатков — гистидин и серии — находятся рядом, что позволяет им образовать каталитический центр, включающий комбинацию ОН-групп и имидазольных колец, обеспечивающую быструю двухстадийную реакцию. При изменении конформации гистидин и серии оказываются удаленными друг от друга, и активность катализатора падает [34, с. 346]. [c.45]

Расщепление модифицированного химотрипсина и выделение пептидов, содержащих фосфосерин, показало, что последовательности асп— сер — гли — глу — ала — вал и гли — асп — сер — гли — гли — про — лей входят в состав активного центра. Последовательность гли—асп—сер— гли имеется в трипсине и в химотрипсине. [c.714]

В некоторых ферментах, обладающих близкими каталитическими свойствами, встречаются идентичные пептидные структуры, содержащие неизменные (инвариантные) участки и вариабельные последовательности аминокислот, особенно в областях их активных центров. Этот принцип структурного подобия наиболее типичен для ряда иротеолитических ферментов трипсина, химотрипсина и др. (см. главу 4). [c.60]

Применительно к белкам с более высоким молекулярным весом существующие методы не позволяют полностью установить последовательность аминокислотных остатков, но делаются попытки свести проблему к выяснению природы активного центра молекулы. Например, папаин, содержащий 178 аминокислотных остатков, удается подвергнуть ферментативному расщеплению и удалить /з аминокислотных остатков при полном сохранении ферментной активности (в расчете на 1 моль) [148]. Установлено, что ферментная активность связана с сульфгидрильной группой, входящей в состав активного центра. Трипсин и химотрипсин приобретают ферментную активность при разрыве лишь одной пептидной связи в исходных неактивных молекулах [224, 225, 257]. [c.164]

Таким образом, если нам известна аминокислотная последовательность и идентифицирован (или, возможно, модифицирован) участок активного центра, становится возможным определить активный центр в трехмерной структуре и увидеть , какие еще функциональные группы, если таковые имеются, в нем присутствуют. Например, гидроксигруппа серина-195 в химотрипсине действительно связана водородной связью с имидазольной группой гистидина-57 (34) (см. разд. 24.1.3.4). [c.485]

Тромбин — высокоспецифичная протеиназа, во многом аналогичная трипсину. В молекуле фибриногена он расщепляет пептидные связи между остатками Arg и Gly. Аминокислотная последовательность В-цепи тромбина гомологична структуре трипсина, химотрипсина и эластазы, в его активном центре находится фрагмент с характерной для активных центров сериновых протеиназ структурой Gly—Asp—Ser—Gly—Gly—Pro. [c.234]

Для понимания структуры активного центра необходимо знать последовательность аминокислот в полипептидной цепи, но этого еще недостаточно. Для группы ферментов, обладающих эстеразной активностью, установлено, что их активные центры состоят из аналогичных аминокислотных последовательностей, в состав которых входит остаток серина. Для изучения механизма ферментативного катализа они представляют большой интерес. Ряд данных свидетельствует о том, что в состав активного центра а-химотрипсина наряду с серином входит также гистидин. Однако данные исследований по расшифровке аминокислотной последовательности этого фермента показывают, что между реакционноспособным серином и ближайшим гистидином находится по меньшей мере 50 аминокислотных остатков. Таким образом, соверщенно ясно, что активность фермента обусловлена его конформацией. [c.396]

В последнее время работами Хесса с сотрудниками [5—7] на примере а-химотрипсина был развит новый метод изучения кинетики начальных стадий ферментативных реакций, получивший название метода вытеснения профлавина . Метод основан на том факте, что краситель профлавин (3,6-диаминоакридин) при связывании с а-химотрипсином в водном растворе изменяет свой спектр поглощения в ультрафиолетовой области. Величина разностного спектра поглощения, имеющего максимальное значение при длине волны 465 нм, пропорциональна -концентрации комплекса фермент-профлавин. Введение в систему фермент-профлавин субстрата, конкурирующего с красителем за связывание на активном центре а-химотрипсина, приводит к двум последовательным процессам вытеснения профлавина. Первый, очень быстрый процесс, заключается в обратимом вытеснении красителя из комплекса его с ферментом за счет образования нековалентного фермент-субстратного комплекса. Второй процесс, времена прохождения которого лежат обычно в пределах разрешения установок типа остановленной струи , вызван химическим взаимодействием субстрата с ферментом (например, образованием ацилферментного промежуточного соединения), что приводит к дополнительному уменьшению концентрации комплекса фермент-профлавин. Изучение кинетики второго процесса при различных концентрациях субстрата в дополнение к изучению кинетики ферментативной реакции в стационарном режиме позволяет сделать заключения о стадийности изучаемой реакции, а также найти значения констант скоростей промежуточных стадий ферментативной реакции. [c.188]

Г.-белки с мол. м. от 10-15 тыс. до 200-300 тыс. Они проявляют свою каталитич. активность, как правило, в отсутствие к.-л. кофакторов лишь в нек-рых случаях необходимы ионы металлов-гл. обр. Zn " , Со " , Са , Mg " . Для небольшого числа Г. известна первичная, а для нек-рых и пространств, структура молекулы (напр., для лизоци-ма, пепсина, трипсина, химотрипсина). Отмечено значит, сходство структуры ферментов одного подкласса, особенно в области активного центра. Так, мн. протеиназы имеют в активном центре одинаковую последовательность аминокислот Gly Asp Ser Gly Gly Pro (обозначения см. в ст. Аминокислоты]. Близкое строение имеет и активный центр ряда эстераз. [c.561]

К числу ферментов с хорошо изученной пространственной структурой относится протеолитический фермент а-химотрипсин, механизм действия которого подробно изучен и рассматривается в гл. V. а-Хи-мотрипсин образуется из каталитически неактивного химотрипсино-гена А, представляющего собой единую полипептидную цепь из 245 аминокислотных остатков, последовательность расположения которых установлена в работах [35, 36]. Пространственное строение химотрип-синогена А поддерживается пятью S—S-связями. а-Химотрипсин содержит 241 аминокислотный остаток и возникает в результате отщепления (трипсином) двух дипептидов, как это показано на рис. 33. Благодаря этому надрывается единая цепь, разделенная на три участка А, В VI С, удерживаемых теми же дисульфидными и внутримолекулярными нековалентными связями. Пространственное строение зимогена и фермента отличаются очень незначительно, но активный центр формируется только после отрыва дипептида. Необходимое изменение конформации происходит при взаимодействии карбоксильной группы Asp 194 с вновь возникшей концевой МНг-группой Leu 16. Эта ионная пара затем входит в глубь молекулы, что схематически показано на рис. 34. [c.118]

Молекула Т. человека (мол. м. ок. 40 тыс.) состоит из двух пептидных цепей (А и Б), содержащих соотв. 36 и 259 аминокислотных остатков, связанных одной дисульфидной связью. Каталитич. участок активного центра фермента расположен в Б цепи, аминокислотная последовательность к-рой гомологична структуре трипсина, химотрипсина и эластазы (фермент, катализирующий гидролиз белка эластина -компонента волокна соединит, ткани). Каталитич. центр Т. содержит характерный для сериновых протеаз фрагмент Gly — Asp — Ser — Gly — Gly — Pro (букв, обозначения см. в ст. Аминокислоты), [c.13]

Правила структурной организации глобулярных белков рассмотрены Шульцем [81]. Согласно им, в структ фе таких белков следует выделять большее число уровней организации. Иерархия берет свое начало от аминокислотной последовательности. Затем следует вторичная структура с регулярной укладкой полипептидной цепи, характеризующейся максимальным образованием водородных связей. Вторичная структура может образовывать до 75% всей полипептидной цепи. Иногда в молекуле белка можно выделить агрегаты вторичной структуры (сверхвторичная структура), являющиеся регулярными образованиями из нескольких участков полипеп-тидных цепей, например двойная а-спираль или складчатый лист-спираль. Пример более высокой ступени организации глобулярных белков — образование доменов. Они возникают у крупных белков и характеризуются как независимые пространственные структуры. Иммуноглобулины, например, образуют при соответствующем сворачивании полнпептидных цепей от 2 до 4 доменов. В химотрипсине активный центр находится внутри, между двумя доменами. В данном случае домены имеют структуру складчатого листа-цилиндра и связаны один с другим лишь одной полипептидной цепью. И наконец, глобулярные белки, построенные из нескольких доменов, могут упаковываться в еще более крупные структурные образования. Возникающие при этом агрегаты обычно построены симметрично, причем структура входящих в их состав мономеров, вероятно, не меняется. [c.364]

На приведенной схеме изображены фрагменты цитохромов С, близколежащие от активного центра. У многих видов они совпадают, у более отдаленных — сходство меньшее, и в пределе оно сводится к рассмотренному вьшхе трипептиду. В других частях полипептидной цепи (в молекуле цитохрома С 104 аминокислотных звеньев) корреляция между последовательностями аминокислот становится малозаметной. Значительные видовые различия, за исключением области вблизи активного центра, найдены в ряде ферментов (химотрипсин, трипсин). Даже в пределах одного сложного организма строение ферментов с идентичными функциями варьирует от одной ткани к другой. В последнее время для подобных ферментов с одинаковыми функциями и идентичным строением активного центра, но с различным строением и химическим составом полипептидной цепи в целом предложен термин — изозимы (по аналогии с изотопами). [c.152]

Получены экспериментальные доказательства наличия в активном центре химотрипсина двух остатков гистидина и остатка серина, схематически представленных в трехмерной структурной модели предшественника этого фермента (рис. 4.3). Выявление химической природы и вероятной топографии групп активного центра—проблема первостепенной важности. Она сводится к определению природы аминокислот, их последовательности и взаиморасположения в активном центре. Для идентификации так называемых существенных аминокислотных остатков используют специфические ингибиторы ферментов (часто это субстратподобные вещества или аналоги коферментов), методы мягкого (ограниченного) гидролиза в сочетании с химической модификацией, включающей избирательное окисление, связывание, замещение остатков аминокислот и др. [c.123]

Поскольку ДФФ не является полным структурным аналогом нормальных субстратов этих ферментов, опасность присоединения метки не к активному центру, а к каким-то другим участкам молекулы фермента в этом случае, естественно, больше, нежели в случаях описанных выше. Однако скорость, стехиометрия и специфичность реакции присоединения ДФФ явно указывают, что метка действительно попадает в активный центр. Известно, например, что ДФФ специфически фосфорилирует один из двух остатков серина в химотрипсине. Химотрипсин может быть помечен и многими другими аналогичными агентами, в том числе и-нитрофенилацетатом, причем в каждом случае аципируется одна и та же гидроксильная группа серина, тогда как никакие другие группы не ацилируются. Во многих (хотя и не во всех) исследованных эстеразах и протеиназах ДФФ фосфорилирует гидроксильную группу только того серина, с К-концом которого связан либо аланин, либо глицин. Данные, характеризующие окружение реакционноспособного серина в некоторых белках, приведены в табл. 29. Из таблицы видно, что даже ферменты, сильно различающиеся по своей специфичности, могут иметь одинаковую последовательность аминокислот в участках, примыкающих к остатку серина, содержащему реакционноспособную гидроксильную группу. Это позволяет думать, что специфичность фермента и его способность ката- [c.198]

Мы уже знаем, что у химотрипсина, трипсина, тромбина и эластазы в активном центре была обнаружена последовательность аминокислотных остатков — гли-асп-сер-гли. Сходная последовательность — гли-глу-сер-ала — была найдена у алиэстеразы и псевдохолинэстеразы, а у фосфоглюкомутазы установлена тре-ала-сер-гис-асп. [c.83]

Эти наблюдения позволили предположить, что в механизме катализа а-химотрипсином происходит последовательное расщепление сложноэфирной связи с переносом ацильной группы на активный центр фермента, выбросом спиртового продукта и образованием ацилферментного промежуточного соединения. [c.76]

После денатурации химотрипсипа скорость гидролиза им сложных эфиров уменьшается в 10 раз, хотя химический состав фермента не меняется. Расшифровка последовательности аминокислотных остатков в химотрипсине дала возможность понять причину такого удивительного его поведения. Оказалось, что серии и гистидин разделены по цепи 137-ю звеньями и находятся рядом друг с другом только в нативной форме фермента и только при таком взаимном расположении активных центров катализатор работает с высокой скоростью [c.270]

Другое семейство близкородственных белков образует несколько сериновых эстераз. К ним относятся протеолитические ферменты химотрипсин, трипсин, эластаза и тромбин. На рис. 2.19 сравниваются аминокислотные последовательности этих четырех белков. Сравнение выявляет соответствие не только в аминокислотной последовательности, но и в расположении многих дисульфидных поперечных связей, а также в локализации очень реакционноспособного остатка серина, который, как известно, находится в активных центрах всех этих ферментов. Можно предположить, что такое сходство первичных структур должно приводить к сходству их третичной структуры. Именно это и представлено на рис. 2.20, где изображены три из четырех упомянутых выше белков. Следует, однако, обратить внимание на то, что, несмотря на сходство последовательностей, структуры и механизмов функционирования, позволяющее рассматривать эти четыре белка как родственные в эволюционном смысле, все же считать их тождественными никак нельзя. Различием аминокислотных последовательностей, и особенно пространственных структур, можно объяснить некоторые особенности субстратной специфичности этих белков и механизма их действия. [c.79]

Хотя структура активационных пептидов трипсиногена и химотрипсиногена существенно различается (табл. 3.2), трипсин, эластаза и химотрипсины А и В имеют сходные черты каждый из этих ферментов содержит около 230 аминокислот и специфически ингибируется ДФФ. Степень гомологии первичной структуры химотрипсинов А и В составляет 78%, а любой другой пары рассматриваемых ферментов — 40— 55% [8]. Очень большое сходство наблюдается в последовательностях аминокислот, окружающих остатки, которые участвуют в формировании активного центра (табл. 3.3). Третичные структуры трипсина [25], эластазы [8] и химотрипсина А весьма близки, а системы передачи заряда идентичны (рис. 3.3) все это свидетельствует об одинаковом механизме катализа у рассматриваемых протеиназ. Разная спе- [c.43]

ДИФ-химотрипсин совершенно не активен. Поскольку нз 28 остатков серина с реагентом взаимодействует только один остаток (серин-195), а утративший активность в результате тепловой денатурации химотрипсин вообще не модифицируется реагентом, сделано заключение, что серин-195 находится в активном центре. Все так называемые сериновые протеиназы (табл. 6.4), образующие промежуточные ковалентные соединения (ацилферменты), также реагируют с ДИФФ анализ последовательности аминокислот в инактивированных с помощью ДИФФ ферментах показал, что остаток реактивного серина находится во фрагменте, имеющем у всех этих ферментов идентичную (или очень сходную) последовательность. Одна и та же последовательность Gly—Asp— Ser-P—Gly—Gly—Pro имеется в химотрипсине, трипсине, эласта-зе, тромбине и плазмине, однако у субтилизина последовательность аминокислот, включающая реактивный остаток серина, другая. Высокая реакционная способность модифицируемых остатков серина является следствием их уникального окружения в активных центрах соответствующих ферментов. [c.299]

Известна последовательность (рис. 9.2) и пространственная структура а-химотрипсина и его зимогена — химотрипсиногеиа частично сформированный в знмогене активный центр, не способный осуществлять катализ, полностью сформирован в химотрипсине, образующемся при активации зимогена (разд. 8.7.2.1). На рис. 9.3 изображена конформация пептидной цепи фермента показано расположение групп активного центра. Остатки Ser-195 и His-57 сближены, что согласуется с более ранними данными по химической модификации групп активного центра. Данные рентгеноструктурного анализа свидетельствуют также об участии ряда других функциональных групп в формировании активного центра. N-Концевой изолейции В-цепи, который не является концевым в одиночной полипептидной цепи неактивного зимогена и освобож- [c.300]

Субтилизин - это также серииовая протеиназа. Однако последовательности аминокислот в химотрипсине и субтилизине совершенно различны, что указывает на их независимое появление в процессе эволюции. Например, в молекуле химотрипсина имеется пять дисульфидных мостиков, тогда как в субтилизине-ни одного. Последовательность аминокислот вокруг серина в активном центре субтилизина и химотрипсина имеет следующий вид [c.164]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология