Гистидин реакции имидазольной группы

Следует напомнить об известных трудностях идентификации функциональных групп активных центров ферментов по величинам рК, полученным из изучения зависимости скорости реакции от pH. Во-первых, одна и та же группировка в белках разного строения может иметь неодинаковое значение рК из-за влияния соседних групп. Некоторую помощь в этом случае может оказать измерение теплоты диссоциации ионогенных групп, рассчитываемой по измерениям температурной зависимости рК. К сожалению, для холинэстераз эти термодинамические константы достаточно надежно не измерены. Согласно данным Шукудза и Шинода [122], теплоты диссоциации основной группировки ацетилхолинэстеразы эритроцитов и холинэстеразы сыворотки крови человека составляют соответственно 8,5 и 6,5 ккал1моль. Эти величины выше или ниже найденной для диссоциации имидазольной группы гистидина в других белках (6,9—7,5 ккал моль [123]). Если признать, что в обеих холинэсте-разах в качестве основной группировки активного центра выступает имидазол гистидина, то трудно понять столь существенное различие в величинах теплот диссоциации. Во-вторых, даже если измерение активности фермента при разных pH рассматривать в качестве своеобразного титрования функциональных групп активного центра, то полученные результаты нельзя безапелляционно считать отражением прямого участия этих групп в каталитическом акте. Можно представить, что ионы Н и ОН -среды выполняют свою функцию, вызывая не только протонизацию или депротонизацию функциональных групп активного центра, но также и более общую функцию создания и поддержания специфической для каждого фермента третичной структуры. Можно думать, что в создании третичной структуры фермента большую роль играют ионные связи между такими группировками, которые расположены вне активного центра и непосредственно не участвуют в реакции с субстратом. Такие ионогенные группировки при взаимодействии могут сближать друг с другом (или наоборот удалять друг от друга) определенные функциональные группы белка, которые непосредственно участвуют в каталитическом акте. Внешне эта непрямая роль кислотно-основных группировок фермента будет отражаться в форме обычной зависимости кинетических констант (и, V, Кт) от pH, но по существу такая зависимость не дает оснований для решения вопроса, является ли она следствием влияния pH на конформацию белка в районе активного центра или диссоциацию группировки, прямо участвующей в реакции с субстратами. [c.184]

Образование пептидной связи между двумя аминокислотами или пептидами, помимо самой конденсации, сопряжено с некоторыми дополнительными химическими операциями. Так, при образовании пептидной связи между карбоксильной группой одного реагента и аминогруппой второго часто необходима защита не только концевой а-аминогруппы первого реагента и концевой карбоксильной группы второго, но и других реакционноспособных групп от нежелательных побочных реакций. К числу таких групп относятся боковые аминогруппы лизина и орнитина, гуанидиновая группировка аргинина, гидроксильные группы серина, треонина, оксипролина и тирозина, тиоловая группа цистеина и даже имино-группа имидазольного кольца гистидина. Поэтому при синтезе сложных пептидов применяется целый ряд временных защитных групп, большая часть которых рассматривается" в главе Защитные группы (стр. 190). [c.158]

Алкогольдегидрогеназа представляет собой особый фермент в том смысле, что каждая субъединица содержит два Zn +, один из которых физически стабилизирует третичную структуру фермента благодаря связям с лигандами — сульфгидрильными группами остатков цистеина в положениях 97, 100, 103 и 111,— а другой, участвующий в каталитическом цикле, связан с сульфгидрильными группами цистеиновых остатков в положениях 46 и 174 и с имидазольной группой гистидина-67 четвертое координационное положение этого атома заполнено молекулой воды или гидроксидным ионом. Присоединение NAD+ к ферменту вызывает выброс протона в соответствии с механизмом, схема которого приведена на рис. 13.6. Цикл каталитической реакции показан на рис. 13.7. [c.469]

Всего лишь пять функциональных групп связаны с каталитической активностью большинства ферментов они приведены в табл. 24.1.1. Карбоксильная группа встречается в обеих формах — кислотной и сопряженного основания — и является наиболее сильнокислой группой. Протонированная имидазольная группа гистидина с рКа близким к физиологическому значению pH также может выступать в роли слабой кислоты, однако его сопряженное основание является сильнейшим в обычных условиях, так как первичная аминогруппа лизина обычно полностью протонирована при pH около 7. Тем не менее протоны +ЫНз-группы, так же как Н8-и даже НО-групп, удаляются в процессе многих ферментативных реакций, и в большинстве случаев эти группы выступают как нуклеофилы. [c.457]

Известные успехи достигнуты в изучении роли отдельных функциональных групп ферментов в биокаталитических реакциях (5Н-группы остатков цистеина, ОН-группы остатков серина, имидазольный цикл остатков гистидина, е-ЫН 2-группы остатков лизина и т. п.). Но поскольку ферментативный катализ, несомненно, не сводится к участию только этих групп, то такие успехи решают лишь часть основной задачи. [c.7]

Протон цистеинового остатка отщепляется с анионоидной группой —ЮК, а катионоидная гликозильная группа соединяется с имидазольным кольцом гистидина (реакция 1). При этом происходит инверсия у С-1 промежуточного продукта. Далее этот промежуточный продукт расщепляется водой (реакция II) с регенерацией цистеинового и гистидинового остатков фермента и вторичной инверсией у С-1 глико-зильного остатка, приводящей к исходной конфигурации сахара. [c.44]

Рис. 9-15. Многие органические реакции ускоряются донорами или акцепторами протонов, т. е. обобщенными кислотами или основаниями. Активные центры ряда ферментов содержат функциональные группы аминокислотных остатков, принимающие участие в каталитических процессах в качестве доноров или акцепторов протонов. Здесь показаны некоторые из этих групп. —SH-rpynna принадлежит цистеину, имидазольная группа - гистидину.

Все указанные факты, как уже упоминалось выше, подтверждают предположение о том, что железо гема соединено с имидазольной группой гистидина. Известно, однако, что спектры поглощения гемоглобина и оксигемоглобина, легко смещающиеся при воздействии разведенных кислот, устойчивы к действию концентрированных растворов щелочей [144]. Эти последние данные свидетельствуют, скорее, в пользу того, что железо гема соединено с кислотной группой, например с карбоксильной [126] или сульфгидрильной, Сульфгидрильные группы не обнаруживаются в нативном глобине при нейтральной реакции раствора они появляются, однако, при подщелачивании растворов глобина [145] или при денатурации его [146]. [c.245]

Эти агенты способны алкилировать и имидазольную группу гистидина, е-амино-группу лизина при определенных значениях pH и температуре. Реакция алкилирования чаще всего применяется при изучении 5Н-групп с целью их блокирования для выяснения их роли в белках, особенно ферментативных. [c.93]

Почти все ферментативные реакции являются кислотно-основными процессами. Во многих ферментах, некоторые из которых рассматриваются в гл. V и VI, не обнаружены простетические группы, а в состав их активных центров входят только основные или кислотные группы аминокислотных остатков полипептидных цепей белка. Из набора заместителей белковых аминокислот в изученных ферментах наибольшее значение имеет имидазольная группа гистидина, карбоксильные группы аспарагиновой и глютаминовой кислот и 5Н-группа цистеина. [c.27]

Реакция идет без катализаторов, однако в условиях нормального протекания жизненных процессов требуется ее ускорение. Последнее достигается в результате катализа ее цинксодержащим ферментом,— карбоангидразой. Этот фермент встречается в трех формах, имеет молекулярную массу 30 000 в состав его входят 260 аминокислотных остатков. В макромолекуле металлофермен-та имеется довольно глубокая полость, внутренняя поверхность которой покрыта гидрофобными группами аминокислотных остатков. В глубине полости находится необходимый для осуществления реакции (а) ион цинка, связанный с тремя остатками гистидина через имидазольные группы. Четвертое координационное место занято, по-видимому, молекулой воды или гидроксидионом. [c.571]

В р-рах Ь амфотерны. Изоэлектрич. точки Б. могут иметь значения от < 1,0 (у пепсина) до 10,6 (у цитохрома с) и выше. Боковые группы аминокислотных остатков способны вступать во многие р-ции. Б. дают ряд цветных р-ций, обусловленных наличием определенных аминокислотных остатков или хим. группировок. К важнейшим из них относятся биуретовая реакция (пептидные связи), ксан-топротеиновая реакция (ароматич. ядра остатков тирозина, триптофана, фенилаланина), Адамкевича реакция (нндоль-ное кольцо триптофана), Миллона реакция (фенольный радикал тирозина), Паули реакция (имидазольное кольцо гистидина), Сакагучи реакция (гуанидиновая группа аргннина) и нингидриновая реакция (аминогруппа). [c.250]

В остальном структуры всех соединений могут изменяться в очень широких пределах. Помимо карбоксильной группы и а-аминогруппы, некоторые аминокислоты содержат вторую карбоксильную группу (например, аспарагиновая или глутаминовая кислота) или потенциальную карбоксильную группу в виде карбоксамидной (например, аспарагин) такие кислоты называют кислыми аминокислотами. Некоторые аминокислоты содержат вторую основную группу, в роли которой может быть аминогруппа (например, лизин), гуанидо-группа (аргинин) или имидазольная группа (гистидин) такие кислоты называют основными аминокислотами. Некоторые аминокислоты содержат бензольную или гетероциклическую систему, фенольные или спиртовые гидроксильные группы, атомы серы или галогенов. Каждой из этих циклических систем или функциональных групп присущи свои характерные реакции. [c.1040]

Кислород ЭТОЙ гидроксильной группы соединяется ковалентной сложно-эфирной связью с углеродом ацильной группы субстрата, что приводит к образованию промежуточного фермент-субстратного комплекса (рис. 6 разд. 9.15). Гидроксильная группа серина легко теряет свой атом водород а, так как он сильно притягивается водородной связью к электроотрицательному атому азота в имидазольной К-груп-пе №8-57. Одновременно происходит разрыв пептидной связи, в результате чего образуется первый продукт реакции. После его выхода из активного центра ацильная группа субстрата остается ковалентно связанной с остатком серина 195 в молекуле фермента это производное называется ацилферментом (рис. 7). Его сложно-эфирная связь очень неустойчива по сравнению с пептидной связью субстрата и гидролизуется с образованием второго продукта, представляющего собой карбоксильную часть субстрата. При этом протон вновь присоединяется к серину (рис. 8 и 9) и образуется комплекс фермент-продукт (рис. 10). Второй продукт уходит затем из активного центра, и каталитический цикл завершается (рис. 1). Ацилфермент представляет собой ключевой промежуточный комплекс в этом варианте ковалентного катализа. Имидазольная группа гистидина 57 участвует в перемещении протона по механизму общего кислотно-основного катализа. [c.254]

Так силилировались ОН- и SH-группы, а также имидазольная группа гистидина [105]. Лучшие выходы для нескольких ТМС-аминокислот составляли 75% [И4]. С помощью ГХ с применением силиконового масла в качестве жидкой фазы [106] были разделены производные аланина, валина, лейцина, глутаминовой кислоты и фенилаланина. Хроматографированию подвергались также этиловые эфиры N-ТМС-аминокислот наряду со свободными основаниями ТМС-эфиров, приготовленными реакцией аминокислот с ГМДС или же удалением лабильной N-TM -группы аммиаком [107]. Авторы утверждают, что получены пики аргинина, гистидина и лизина, но не приводят для них времен удерживания. [c.101]

Колоколообразные кривые зависимости скорости от pH, наблюдаемые для ферментативных реакций, почти всегда интерпретируют исходя из схемы (1-33). Нахождение подобных зависимостей при гидролизе цитидин-2, 3 -фосфата рибонуклеазой [32] и гидратации фумаровой кислоты фумаразой (см. стр. 357) привело к предположению об участии в ферментативном процессе двух имидазольных групп гистидина в этом случае в схеме (1-33) АНг — белок[имидазол Н+][имидазол Н+], АН — белок[имидазол Н+][имидазол] и А" — белок[имидазол] [имид-азол]. [c.23]

Выяснение деталей механизма любой ферментативной реакции — чрезвычайно трудная задача. Даже определение функциональных групп для такого небольшого фермента, как а-химо-трипсин (мол. вес 25 000) [9,67], которые тем или ииым способо% участвуют в каталитическом процессе, является испытанием для исследователя. На сегодняшний день известны следующие функциональные группы ос-химотрипсина, выполияюьцие те или иные функции в каталитическом действии фермента 1) имидазольная группа остатка гистидина 2) метилольная группа остатка серина 3) карбоксильная группа остатка аспарагиновой кислоты [c.256]

Имеется сообщение о том, что гистидин может действовать как кофермент при некоторых реакциях, катализируемых карбо-гидразами кишечника и другими ферментами [720]. Обнаружение ферментативного синтеза N-ацетилимидазола в экстрактах из lostridium kluyveri послужило поводом для предположений об участии имидазольной группы гистидина в реакциях переноса ацильных остатков [1125]. [c.395]

В реакциях гидролиза этиловых, метиловых и л-нитрофенило-вых эфиров карбоновых и аминокислот лимитирующей является стадия деацилирования, так что при насыщении субстратом практически весь фермент находится в ацилферментной форме. Уравнение стационарной скорости в этом случае отражает процесс гидролиза ацилфермента (см. уравнение (4.40)). Скорость процесса деацилирования зависит от pH. Эта зависимость отражает участие в механизме катализа имидазольной группы гистидина-57, входящего в активный центр фермента [c.87]

Наоборот, Хорнуфф и Флат [98], проводя опыты с триазино-выми красителями, определили, что другая концевая аминокислота — валин — вступает с ними в реакцию, а аспарагиновая и глутаминовая кислоты — нет. Они обнаружили, что в боковых цепях реагируют аргинин и гистидин, но не лизин. Хилле [105] считает активными центрами, в боковых цепях гистидин, серин и ци-стеин, а Дербишир и Тристрам [108], работавшие с акриламидными красителями, что в реакцию вступает только свободная аминогруппа связанного лизина. Они не могли полностью исключить реакцию с цистеином из-за низкого содержания его в шерсти. Возможную реакцию с имидазольной группой гистидина изучить не удалось, так как не смогли подобрать соответствующую модель, а проведенные Муром и Стейном анализы не дали никаких результатов. Реакцию с концевыми аминогруппами также не исследовали, так как их количество настолько мало, что они не могут оказать заметного влияния на результаты крашения. [c.256]

Эта реакция протекает также тогда, когда одна аминогруппа заменяется амидной группой — СО NH2, индольной группировкой триптофана, бензольным кольцом тирозина, имидазольным кольцом гистидина или же группой NH, образующей пептидную связь [45]. Различные связи, которые получаются при этом, образуют мостики между пептидными цепями, причем растворимые белки превращаются в нерастворимые соединения, [c.127]

На других модельных реакциях Л. А. Николаевым [15] было показано, что комплексы двухвалентной меди с гистидином и многими аминами сильно увеличивают эффективность каталитической реакции окисления аскорбиновой кислоты и п-гидрохинона. В работах [16, 17] такие же результаты найдены для комплексов гистидилгис-тидина и полигистидина. Эта модельная система дает основание предполагать наличие связи двухвалентной меди с белком через имидазольные группы гистидина. [c.257]

Активный центр креатинкиназы. Активность креатинкиназы — фермента, участвуюш,его в переносе фосфатной группы от одного субстрата к другому, подавляется иодацетамидом и и-хлормеркурибензоатом. Следовательно, для активности фермента суш ественное значение имеет активированная сульфгидрильная группа цистеина. Как было показано, сульфгидрильпую группу активирует имидазольная группа гистидина, удаленная по первичной полипептидной цепи, но сближенная в макроструктуре. Под влиянием третичного (нуклеофильного) азота имидазольного кольца гистидина 8Н-груипа активного центра фермента активируется вследствие образования водородной связи между этими двумя группировками. Участие протона сульфгидрильной группы в образовании водородной связи приводит к увеличению электронной плотности вокруг атома серы, т. е. к возрастанию ее нуклеофильных свойств, что дает возможность сульфгидрильной группе участвовать в реакциях ацилирования, фосфорилирования и др. [c.215]

По зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации водородных иопов можно определить, какие ионогенные группы фермента участвуют в каталитическом процессе (входят в активный центр фермента). Так как группы, входящие в активный центр фермента, могут выполнять каталитические функции только в определенной ионной форме, то, определив константу ионизации (р ) этих групп, можно сделать предположение о присутствии той или иной функциональной группы в активном центре фермента. Например, для целого ряда гидролитических ферментов значение рК лежит в области 6,5—7,5 и совнадает со значениями рК имидазольной группы свободного гистидина. [c.232]

Связь между атомом углерода бензольного кольца и атомом азота концевой аминогруппы стабильна в условиях, используемых для гидролиза пептидных связей. Кроме того, в реакцию с ФДНБ вступают е-КНг-груп-па лизина, Н8-группа цистеина, ОН-группа тирозина и имидазольная группа гистидина. [c.59]

На основании последующих исследований был сделай вывод, что кз катализируемого химотрипсином гидролиза этилового эфира ацетил-/,-тирозина, этилового эфира ацетил-1.-трш1тс>фана и амида aцeтил-L-тиpoзинa зависит от ионизации группы с кажущейся р/Са, равной 6,7 (388, 389]. Эти данные можно объяснить участием имидазольной группы гистидина о каталитическом процессе. Применение метода, заключающегося в изучении влияния pH в стадии катализа, является само по себе важным достижением в деле изучения активной области гидролитических ферментов, так как ранее обычно рассматривалась только графическая зависимость общей скорости ферментативных реакций от pH, имеющая колоколообразную форму. [c.143]

Поскольку каталитическое действие химотрипсина предполагает нуклеофильную атаку и, в частности, участие имидазольной группы гистидина, возникла яеобхо-дим10сть изучения модельных систем, включающих имидазол и его производные. Они детально описаны выше в разделе IV, где было установлено, что имидазол и другие нуклеофильные реагенты могут служить нуклеофильными катализаторами гидролиза эфиров, и в разделе VI, где указывалось, что имидазол и другие обобщенные основания могут служить в качестве катализаторов реакций производных карбоновых кислот. [c.152]

Рнс. 4.9. Реакция аминокислоты с 1-фтор-2,4-динитробензолом (реагентом Сенгера). Реагент назван в честь нобелевского лауреата (1958 г.) биохимика Фредерика Сенгера, который использовал его для определения первичной структуры инсулина. Вначале арилируют (с количественным выходом) всех свободные аминогруппы, после гидролиза пептида образуются 2,4-динитрофенил-производные аминокислот, обладающие яркой желтой окраской. Количественный анализ этих производных осуществляют спектрофотометрическими методами. С динитрофторбензолом реагируют также Е-аминогруппа лизина, имидазольная группа гистидина, ОН-группа тирозина и 8Н-группа цистеина. Динитрофе-нильные группы не отщепляются при кислотном гидролизе и используются для идентификации N-кoнцeвыx аминокислот в полипептидах. [c.38]

Лучшие субстраты и ингибиторы химотрипсина содержат ароматические или объемистые алифатические R-группы (табл. 6.3) это указывает на участие гидрофобных сил в образовании фер-мент-субстратного комплекса. Например, a-N-ацетилпроизводные L-тнрозинамида и ь-фенплаланинамида являются значительно лучшими субстратами, чем соответствующий амид ь-аланина. Кинетические исследования (разд. 9.2.6) указывают также на образование ковалентного промежуточного соединения. Зависимость от pH константы скорости кг (разд. 9.2.6) позволяет предполагать, что в реакции ацилирования участвует группа с р/С, близким к рЛ" имидазольной группы боковой цепи гистидина. [c.298]

Winer, S hwert [92] на основании данных зависимости от pH скорости окисления лактата пришли.к выводу о том, что в активном центре лактатдегидрогеназы функционирует группа с рК 7,0. Вероятно, это имидазольная группа гистидина, которая протонируется при превращении пирувата в лактат и депротонируется йри обратной реакции. [c.37]

Трипсин и химотрипсин, очевидно, имеют второй активный центр, содержап ий гистидин. Второй участок удален от первого, но на спиральной цепочке они сближены. Установление активной роли гистидина основывалось частично на изменении скорости ферментативной реакции в зависимости от pH, что соответствовало предположению о стратегическом расположении слабоосновного остатка, имеющего характер гистидина. Даже сам имидазол также катализирует гидролиз простейших сложных эфиров (БрюИ С" и Шм Ир 1965—.19i57 Бендер, 1957). 7 о, что фермент в 10 раз эффективнее, чем имидазол, имеет аналогию в модельных опытах по мутаротации глюкозы — реакции, катализируемой кислотами и основаниями. о -Оксипиридин, содержащий кислотный и основной центры (оба относительно слабые), более эффективен как катализатор, чем смесь пиридина и фенола (Свайн, 1952). И в а-окси-пиридине, и в протеолитическнх ферментах бифункциональность повышает каталитическую активность, поскольку протоны могут быть одновременно поданы и отщеплены в сопряженной реакции. Механизм действия, предложенный, Нейратом (1957) для химотрипсина, сводится к следующему. При взаимодействии гидроксильной группы серина с имидазольным кольцом гистидина отщепляется протон и образуется активированный комплекс П, имеющий электрофильный и нуклеофильный центры. [c.714]

В основе метода динитрофенилирования лежит реакция свободных ЫНг-групп белка или пептида с 2,4-динитрофторбензолом (ДНФБ) в щелочной среде, при которой образуются соответствующие динитрофенильные производные (ДНФ-производные). В реакцию с ДНФБ, кроме свободных а-ЫНг-групп, вступают также е-ННг-группа лизина, 5Н-группа цистеина, ОН-группы оксиаминокислот и имидазольный гетероцикл гистидина. ДНФ-производное белка или пептида подвергают полному кислотному гидролизу. Ы-концевые ДНФ-амино-кислоты экстрагируют из гидролизатов эфиром, отделяя их от свободных аминокислот и ДНФ-производных по другим функциональным группам аминокислот, которые растворимы в воде. Идентификацию [c.145]

Помимо а- и е-аминогрупп дансилхлорид вступает в реакцию с ОН-группами тирозина, 5Н-группами цистеина и имидазольными кольцами гистидина (два последних соединения неустойчивы при щелочных значениях pH), а также с аммиаком, растворенным в воде. При взаимодействии ДНС—С1 с аммиаком образуется дансилсульфо-намид (ДНС-ЫНг). При щелочных значениях pH, дансилхлорид подвергается гидролизу с образованием дансилсульфоновой кислоты (ДНС—ОН). После окончания реакции дансилирования модифицированный белок или пептид подвергают кислотному гидролизу. Боль- [c.148]

Исследование реакций комплексообразования природных металлопорфиринов с нейтральными электронодонорными (-акцепторными) молекулярными лигандами представляет несомненный интерес как в теоретическом, так и в практическом плане. Многообразие полезных функций металлопорфиринов в первую очередь связано с их координационными свойствами, под которыми понимают дополнительную координацию заряженных или нейтральных частиц на центральном атоме металла. Механизмы протекания данных процессов в значительной степени определяются особенностями формирования сольватного окружения металлопорфиринов в биологических структурах и модельных растворах. В биоструктурах молекулы металлопорфиринов окружены псевдосольватной оболочкой, сформированной за счет универсальных и специфических взаимодействий с гидрофобными и гидрофильными фрагментами аминокислотных остатков белковой части хромопротеинов. Так, Ре(П)протопорфирин, являющийся простетической группой хромопротеинов (гемоглобин, миоглобин, цитохромы, пероксидазы) живых организмов [1], за чет электростатических взаимодействий пропионовых остатков связан с полярными фрагментами белка. При этом центральный атом металла вступает в дополнительное координационное взаимодействие с имидазольным остатком проксимального гистидина [33]. В гемоглобине (рис. 6.5) щестое координационное место остается открытым для взаимодействия с молекулами газообразных веществ (О2, СО, N0) и ионов окислителей (N02, Оз). В цитохромах (рис. 6.5) как пятое, так и шестое координационные места заняты за счет донорно-акцепторного взаимодействия с аминокислотными электронодонорными радикалами (например, гистидина и метионина). В результате проявляется новое свойство металлопорфирина - способность участвовать в легкообратимом окислительновосстановительном процессе переноса электрона, сопровождающемся обратимым изменением степени окисления иона железа Ре " Ре . [c.312]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология