Активный центр ферментов альдолазы

Активным центром как альдолазы, так и трансальдолазы оказался остаток лизина. е-Аминогруппа лизина взаимодействует с кетогруппой Сз-фрагмента п-фруктозо-1,6-дифосфата (в случае альдолазы) или фруктозо-6-фосфата (в случае трансальдолазы) и после разрыва связи С-3—С-4 дает промежуточный продукт — фермент-Сз-фрагменты, имеющие строение Шиффовых оснований (рис. 68). [c.91]

Присутствие существенного для проявления ферментативной активности остатка гистидина в активном центре фермента подтверждается экспериментами по фотохимическому окислению. Например, облучение видимым светом в присутствии галоидированиого флуоресцеииового красителя бенгальского розового приводит к фотоииактивации альдолазы, сопровождающейся разрушением большого числа гистидиновых остатков. Более избирательным реагентом является пиридоксальфосфат (гл. [c.163]

В активном центре как альдолазы, так и трансальдолазы найден остаток лизина е-аминогруппа лизина взаимодействует с кетогруп-пой С 3-фрагмента )-фруктозо-1,6-дифосфата (в случае альдолазы) или фруктозо-6-фосфата (в случае трансальдолазы) и после разрыва связи С-3—С-4 дает промежуточный продукт—фермент-С з-фраг-менты, имеющие строение шиф1фовых оснований (А и Б) [c.176]

В отличие от этого класса ФДФ-альдолазы класса I, характерные для высших животных и растений, простейших и кишечнополостных, нечувствительны к ингибированию хелатирующими агентами и не содержат связанного иона металла [280, 281]. ФДФ-альдолазы класса I проявляют типичную субстратзависимую инактивацию при выдерживании комплекса фермент — диоксиаце-тонфосфат в боргидриде [286]. Инактивация происходит в результате восстановления основания Шиффа, которое образуется при конденсации диоксиацетонфосфата с е-ЫНг-группой остатка лизина в активном центре фермента [287]. В соответствии с этим механизмом действия ФДФ-альдолаз класса I основания Шиффа играют роль электрофильных центров и заменяют ион металла, который играет эту роль в случае ФДФ-альдолаз класса II [281, 288]. Это предположительное сходство механизмов действия проиллюстрировано на рис. 14.6 и подтверждается тем, что ФДФ-альдолазы класса I и II катализируют сходные реакции обмена и Ю в субстратах [288]. Сходство механизмов действия оснований Шиффа и связанных с ферментом ионов металла, изображенное на рис. 14.6, распространяется и на другие типы реакций, особенно на декарбоксилирование а-кетокислот [28, 289, 289а]. Для такого сходства механизмов действия ФДФ-альдолаз необходимо, чтобы ферменты класса II образовывали мостиковый комплекс фермент — М.2+ — субстрат. [c.481]

Важным преимуществом механизмов, включающих стадию образования ковалентных субстрат-ферментных интермедиатов, является избирательное увеличение вероятности протекания определенной реакции. Ковалентно связанный интермедиат обладает лишь весьма ограниченной подвижностью в активном центре фермента и может, следовательно, занимать более благоприятное положение для завершающей реакции с соответствующими группами активного центра. Кроме того, при функционировании ряда ферментов, таких, как глицеральдегид-З-фосфатдегидрогеназа и сукцинат-тиокиназа, при образовании продукта используется энергия ковалентного интермедиата. Увеличение скорости реакции в результате образования ковалентных интермедиатов может быть весьма значительным (как, например, для альдолазы и трансами-назы), однако в других случаях фактор ускорения не превышает 10 —103. [c.297]

В нашей лаборатории в течение ряда лет проводится ис-следоБание активного центра, а также первичной структуры альдолазы. Наиболее обычный метод изучения активного центра фермента заключается в химической модификации боковых цепей аминокислот. Было, однако, показано, что данные, получаемые при этом, требуют осторожной интерпретации. Химическая модификация остатков отдельных аминокислот может вызывать значительные изменения в конформации фермента [1, 2, 3]. В данной работе пред-стэБлены результаты, полученные при изучении активного центра альдолазы, и рассмотрены проблемы, которые встречаются при интерпретации такого рода данных. [c.361]

Обработка фермент-субстратного комплекса альдолазы с диоксиаце-тонфосфатом боргидридом натрия при pH 6 (0°С) приводит к образованию ковалентной связи между белком и субстратом. Эти и другие данные свидетельствуют о промежуточном образовании шиффового основания (рис. 7-10). Использовав меченный С субстрат и восстановление боргидридом натрия [уравнение (7-41)], получили фермент, у которого был помечен лизин активного центра. Локализацию радиоактивной метки определяли анализом последовательности аминокислотных остатков и установили, что остаток меченого лизина занимает положение 227 в цепи, состоящей из 361 аминокислоты. [c.163]

На основании этих данных Лей и Хореккер [145] предложили гипотетическую последовательность химических превращений, происходящих в активном центре альдолазы (рис. 7-10). Как показано на этой схеме, фермент катализирует раскрытие циклической формы фрукто-зодифосфата, причем в этой реакции, возможно, участвует фосфатная группа субстрата [147]. Реакция р-расщепления может быть инициирована — -группой. Предполагается, что имидазольная группа активного центра служит донором протона, который, как было показано, присоединяется к тому же положению (стереохимически), какое занимала связь между атомами углерода в фруктозо-1,6-дифосфате. Высказано предположение, что перенос протона имидазольной группы осуще- [c.164]

Подобно фруктозо-1,6-дифосфат—альдолазе из животных тканей, большое число других альдолаз также инактивируется боргидридом натрия в присутствии субстрата. Этот тип альдолаз ( класс I ) не требует металлов и не ингибируется ЭДТА. В то же время альдолазы бактерий и грибов ингибируются ЭДТА и содержат в активных центрах Металл (обычно 2п +). Альдолазы этого типа ( класс II ) не инактивируются боргидридом натрия в присутствии субстрата. Читателю предлагается подумать о механизме действия этих ферментов и о роли металла в ферментативном процессе. [c.165]

Необходимо упомянуть еще об одном эффекте, связанном с влиянием растворителя, который до сих пор не привлек достаточного внимания исследователей. Речь идет о том, что при тщательном исследовании ферментов в их активных центрах были найдены неполярные области. Этот фактор может иметь решающее значение в ферментативном катализе, поскольку он может обеспечить осуществление неводных реакций в водном растворе. Хорекер [21] обсудил преимущества такого гидрофобного окружения субстрата в молекуле альдолазы, при действии которой должна выделиться молекула воды и образоваться шиффово основание. Однако пока еще такого рода явления количественно не исследованы. [c.110]

Альдолаза содержит свободные SH-группы некоторые из них играют важную роль в каталитической активности, но основная их функция состоит в поддержании нативной структуры. В состав активного центра входят две е-аминогруппы остатков лизина. Их функция заключается в осуществлении связи фермента с одним из субстратов (диоксиацетонфосфатом) путем образования промежуточного соединения типа основания Шиффа. [c.94]

В химотрипсине (фермент группы гидролаз) каталитическое действие осуществляют три группы — имидазольная, гидроксильная и карбоксильная. Альдолаза катализирует конденсацию фосфорных эфиров диоксиацетона и глицеринового альдегида при участии двух групп — е-аминогруппы остатка лизина и имидазоль-ной группы. Специфичность действия ферментов зависит от строения белка в целом и от особенностей белковой молекулы вблизи активного центра. [c.301]

Так как реакции, катализируемые аминами, имеют очень много сходных черт, то можно предположить, что если фермент катализирует одну из них, то он способен катализировать и другие. Для альдолазы, расщепляющей 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконат до пировиноградной кислоты и глицеральдегид-З-фосфата, было найдено, что это действительно так [127]. Помимо катализа альдольной конденсации, этот фермент катализирует енолизацию производных пировиноградной кислоты (на что указывает быстрый обмен водорода в метильной группе субстрата), а также декарбоксилирование оксалоацетата, которое протекает лишь в 200 раз медленнее, чем суммарная реакция. Кроме того, интересно отметить, что этот фермент подвергается необратимому ингибированию под действием бромзамещен-ного пирувата. Этот ингибитор присоединяется, по-видимому, к ферменту так же, как и пируват, однако затем он инактивирует фермент, алкилируя некоторую основную группу активного центра. Не исключено, что эта основная группа участвует в механизме ферментативного действия при [c.106]

Из табл. 9 видно, что количество активных центров в молекуле фермента обычно равно числу субъединиц. Исключение в этом отношении составляет альдолаза [39—40], в которой образование одного активного центра происходит при соединении трех субъединиц. [c.125]

В условиях живой клетки реакции альдольного типа легко обратимы и протекают при участии таких ферментов, как изоцитрат-лиаза (КФ 4.1.3.1), альдолаза (КФ 4.1.2.7) и им подобных, входящих в подкласс С—С-лиаз. Каталитическое превращение субстратов в активных центрах этих ферментов протекает по механизму кислотно-осно-вного катализа. Необходимым условием протекания реакции является лабилизация водорода а-глиоксильной группы субстрата у разрываемой С—С-связи. Донором и акцептором протона в активном центре [c.183]

Известны также случаи конвергентной эволюции, хотя, по-видимому, они встречаются значительно реже. Бактериальная протеиназа субтилизин имеет совершенно отличную от протеи-наз млекопитающих трехмерную структуру, однако активный центр у этих ферментов одинаков —в него входит сериновая система с переносом заряда, от которой зависит катализ (см. также с. 750). Фруктозобисфосфат-альдолаза, по-видимому,, представлена двумя разными классами белков, имеющих в. Списке ферментов один и тот же номер — 4.1.2.13. Фермент класса I катализирует альдольное расщепление, которое протекает с образованием в качестве промежуточного продукта шиффова основания с остатком лизина активного центра, в то-время как фермент класса II нечувствителен к боргидриду (реагенту на присутствие шиффова основания), а в качестве-простетической группы содержит металл. Ферменты класса I распространены у высших организмов, а класса II —у бактерий и грибов, но имеются данные, что Е. oli и некоторые одноклеточные зеленые водоросли содержат ферменты обоих типов. Оба этих класса ферментов сходны только специфичностью, а в остальном они мало похожи друг на друга более того, метал-лоферменты бактерий и грибов тоже различаются [1952, 2042]. [c.105]

Другой формой ковалентного связывания субстратов является образование шиффовых оснований (альдиминов) между карбонильными соединениями (субстратами) и е-аминогруипой лизина, находящегося в активных центрах ряда ферментов. Так, при инкубации диоксиацетонфосфата с альдолазой (гл. 14) в отсутствие глицеральдегид-З-фосфата (обычного партнера в реакции, катализируемой альдолазой) происходит следующая реакция [c.296]

Первые опыты подобного рода были проделаны в нашей лаборатории на двух ферментах — трипсине и альдолазе. Фрагменты этих белков с молекулярным весом 2500—3000, т. е. составлявшие не более чем 10% всей макромолекулы белка, оказались ферментативно активными. Далее Перлман показала, что ферментативная активность сохраняется в осколках пепсина, проходящих через диализациопную мембрану, а Смит обнаружил, что деградация фермента паиаина, вплоть до отщепления с помощью фермента амииопептидазы 122 аминокислотных остатков из 187 от его полипептидной цепи с К-конца, дает продукт с полной каталитической активностью. Следовательно, для осуществления акта ферментативного катализа вся макромолекула не нужна. Достаточна относительно небольшая область белка — полипептид, состоящий из 20—30 аминокислотных остатков. Важно, однако, сохранение вторичной и третичной структуры вблизи ферментативного центра. Это проявлялось весьма ярко при разрыве дисульфидного мостика в каталитически активном фрагменте трипсина. Восстановление [c.141]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология