Алкогольдегидрогеназа структура

При создании моделей коферментов необходимо изучить структуру соответствующих ферментов. Трехмерная структура алкогольдегидрогеназы определена с разрешением в 0,24 нм (280] она согласуется с данными ряда физических и химических [c.405]

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]

Если для A. используют метанол, р-ция наз. метаноли-зом, если этанол-эта н о л и 3 о м, и т.п. А. протекает по механизму нуклеоф. замещения. Об А. см. в ст. Спирты. АЛКОГОЛЬДЕГИДРОГЕНАЗА (алкоголь НАД оксидо-редуктаза), фермент класса оксидоредуктаз, катализирующий в присут. никотинамидаденнндинуклеотида (НАД) окисление спиртов и ацеталей до альдегидов н кетонов. Состоит из двух (печень лошади) или четырех (дрожжи) одинаковых суб>единиц с мол. м ок. 40 тыс, первичная структура фермента расшифрована полностью. Существует в виде нескольких отличающихся строением молекулы форм (изоферментов). Каждая субъединица построена из двух доменов, на границе к-рых находится глубокий карман , ограниченный гидрофобными аминокислотными остатками На его дне локализован атом Zn, связанный с двумя остатками цистеина и одним остатком гистидина, [c.95]

Основной момент, остающийся неясным для рассматриваемого механизма, касается координационного числа иона Zn + и состояния ионизации его лигандов. Соответствующие данные были получены при исследовании зависимости реакционной способности фермента от его структуры и рН-зависимости скорости реакции. Установлено, что at для реакции окисления спиртов алкогольдегидрогеназой дрожжей и at для реакции восстановления бензальдегидов алкогольдегидрогеназой печени слабо зависят от способности реагирующих атомов принимать или отдавать электроны [14, 15, 20, 23, 24]. Возможно, это обусловлено тем, что перенос гидрид-иона осуществляется по механизму общего кислотно-основного катализа (т. е. образующийся при переносе гидрид-иона заряд нейтрализуется синхронным переносом протона от кислородного атома субстрата или на этот атом). Однако никакой боковой цепи, которая находилась бы достаточно близко к субстрату, чтобы выполнять каталитическую функцию, не обнаружено. Было высказано предположение, что карбонильная группа субстрата присоединяется не к самому иону цинка, а к связанной с ним молекуле воды [25]. Хотя это согласуется с предположением о наличии общего кислотно-основного катализа, в котором связанная с цинком вода играет роль [c.351]

Уже в 1926—1929 гг. лауреатами Нобелевской премии Дж. Самнером и Дж, Нортропом были выделены первые ферменты в кристаллической форме — уреаза, пепсин и трипсин, которые, как было установлено, представляли собой чистые белки. В 1930-х годах были выделены внутриклеточные ферменты — желтый фермент Варбурга и алкогольдегидрогеназа, полученная в кристаллическом виде. Число выделенных в кристаллической форме ферментов с тех пор постоянно возрастало. При этом приходили все новые доказательства системной природы ферментов, состоящих из белковой части (апофермента) и небелковой части (кофермента), которые обеспечивают целостность структуры молекулы фермента и единство его каталитического действия. [c.180]

К числу дегидрогеназ, структура которых в настоящее время уже установлена, относятся малатдегидрогеназа [76], неспецифическая алкогольдегидрогеназа печени [77] и глицеральдегид-З-фосфат—дегидрогеназа (разд. 3,5). Следует отметить, что во всех этих трех дегидрогеназах и в лактатдегидрогеназе имеется примерно одинаковый структурный фрагмент, состоящий из шести плотно упакованных параллельных р-цепей и нескольких а-спиральных участков [77, 78, 78а] (рис. 2-10А). Эта структура, связывающая кофермент, возможно, специально приспособлена к взаимодействию с NAD в несколько измененной форме она представлена в ряде других ферментов [78а]. Алкогольдегидрогеназа печени [77] и некоторые другие дегидрогеназы содержат существенный атом Zn +, способный, вероятно, координационно связывать гидроксильную группу спиртового субстрата или карбонильную группу альдегидного субстрата [786]. [c.245]

Рассмотрение действия алкогольдегидрогеназы показывает, что при образовании промежуточного соединения фермент—субстрат не одна, а несколько функциональных групп фермента вступают во взаимодействие с соответствующими группами молекулы субстрата. Некоторые пары взаимодействующих групп непосредственно участвуют в реакции, катализируемой ферментом. Остальные группы служат в основном для ориентированного, относительно стабильного прикрепления молекулы субстрата к поверхности фермента. Связи этих групп влияют существенным образом на эффективность каталитической реакции, специфически повышая реакционную способность промежуточного комплекса разными путями, например изменением электронной структуры молекулы субстрата или деформацией валентных связей между атомами этой молекулы. [c.216]

Меркаптидные связи имеют значение для поддержания макромолеку-ля]шой структуры некоторых ферментов (глутаматдегидрогеназы, алкогольдегидрогеназы и др.). Так, в случае алкогольдегидрогеназы ионы образующие меркаптидные связи, соединяют отдельные субъединицы фермента в каталитически активный полимер (четвертичная структура). [c.205]

Многие белки, выделенные из клетки, состоят из нескольких субъединиц, нековалентно связанных между собой. По своему составу, сложности и организации субъединицы могут сильно различаться. В простейшем случае белок состоит только из двух тождественных субъединиц. Эти субъединицы имеют одинаковую первичную и третичную структуру, а в рамках четвертичной структуры связаны между собой осью вращательной симметрии. В качестве примера можно привести алкогольдегидрогеназу из печени, третичная структура которой уже обсуждалась. Белки, состоящие из различных субъединиц, организованы несколько сложнее. Например, укажем на гемоглобин (oj/Sj) и РНК-полимеразу из Е.соИ Известны белки с еще более сложной субъединичной организацией. Неко- [c.122]

Механизм данной реакции, равно как и структура алкогольдегидрогеназы, также детально рассмотрен выше (см. рис. 53). [c.352]

Вполне разумно предположить, что ЫАО+-зависимые дегидрогеназы — класс ферментов, связанных с одним и тем же кофактором и обладающих одной и той же функцией — составляют группу структурно родственных ферментов. По-видимому, так оно и есть, однако структурное родство проявляется не столь четко, как в случае сериновых протеаз. При наложении молекул лактатдегидрогеназы акулы и растворимой малатдегидрогеназы свиньи (первых двух ферментов класса ЫА0+-зависимых дегидрогеназ, которые удалось получить в кристаллическом виде) наблюдается почти полное их совмещение исключение составляют первые 20 остатков лактатдегидрогеназы. Вполне естественно было предположить, что эти ферменты произошли от общей дегидрогеназы-предшественника. Установление структуры алкогольдегидрогеназы из печени лошади и глицеральдегид-З-фосфат—дегидрогеназы омара, которая оказалась существенно иной, усложнило картину, хотя и обнаружилось, что каждый из четырех ферментов состоит из двух доменов и один из них одинаков у всех четырех белков. Это участок, на котором происходит связывание ЫАО+ (рис. 1.13). [c.33]

Алкогольдегидрогеназы — это цинксодержащие металло-ферменты, окисляющие широкий круг алифатических и ароматических спиртов до соответствующих альдегидов и кетонов и использующие в качестве кофермента NAD+ [см. схему (12.11) . Наиболее детально изучены две алкогольдегидрогеназы из дрожжей и из печени лошади. Кристаллическая структура апо-и голоферментов из печени лошади была установлена с разрешением 2,4 [9] и 4,5 А соответственно. Молекула этого фермента представляет собой симметричный димер, состоящий из двух идентичных цепей с мол. весом 40 ООО. Каждая цепь содержит один центр связывания NAD+ и два центра связывания Zn +. Непосредственное участие в катализе принимает только один из ионов цинка. Дрожжевая алкогольдегидрогеназа представляет собой тетрамер с мол. весом 145 009, каждая цепь которого связывает одну молекулу NAD+ и один ион Zn +. Несмотря на отмеченные различия, предварительные данные по аминокислотной последовательности свидетельствуют о высокой гомологичности ЭТИХ двух ферментов. Предполагается, что механизм ферментативной реакции для обоих ферментов в принципе одинаков, ХОТЯ лимитирующая стадия, рН-зависимость скорости реакции и графики Гаммета могут различаться. [c.348]

Многие ферменты содержат в качестве важной части своей структуры один или несколько ионов металла. В состав различных металло-ферментов входят ионы магния, кальция, марганца, железа, кобальта, меди, цинка и молибдена. Так, молекула алкогольдегидрогеназы (молекулярная масса 87 000), катализирующая окисление этилового спирта до уксусной кислоты в печени человека, содержит два атома цинка, а амилаза слюны содержит один атом кальция (в виде Са2+). Некоторые ферменты содержат по несколько атомов металла в молекуле, при этом металлы могут быть разными. Например, в молекуле цистеаминоксида-зы, катализирующей окисление цистеамина НЗСНгСНгННг, содержится по одному атому железа, меди и цинка. [c.418]

Существует несколько методов, с помощью которых можно обнаружить аминокислотные остатки, ответственные за биологическую активность белков. В первом методе белок необходимо подвергнуть частичной деградации, в особенности вблизи Л/- и С-кон-цов соответственно с помощью аминопептидаз и карбоксипептидаз. Например, удаление (с помощью карбоксипептидазы) трех остатков с С-конца рибонуклеазы не влияет на ее активность. Более глубокая деградация в этой части молекулы, однако, приводит к инактивации. По второму методу необходимо подвергнуть химической модификации боковые группы аминокислотных остатков белка. Естественно, что результаты такого рода экспериментов проще интерпретировать в том случае, когда эта модификация специфична. Например, легко идентифицировать область связывания кофермента пиридоксальфосфата в аминотрансферазе. Альд-имин, образующийся в результате конденсации кофермента с е-аминогруппой остатка лизина, восстанавливают борогидридом натрия и идентифицируют, так как он не затрагивается при гидролитическом распаде. Аналогично, ферменты, содержащие тиольные группы, такие как алкогольдегидрогеназа, 3-фосфоглицераль-дегиддегидрогеназа и папаин, обычно ингибируют реакцией с п-хлормеркурибензойной или иодуксусной кислотой. Специфичность модификации белков можно усилить, если структура реаген- [c.282]

Для преобразования сложных молекул в ходе органического синтеза используются оксидоредуктазы со строгой структурной, сайт- и стереоспецифичностью. В случае более широкой субстратной специфичности эти ферменты могут использоваться как катализаторы типовых реакций. В реакциях превращения спиртов в карбонилы находят применение нуклеотид-зависимые дегидрогеназы. Так, хорошо изучена алкогольдегидрогеназа из печени лошади известны ее субстратная специфичность и стереохимия катализируемых реакций. Она атакует moho-, ди- и тетрациклические структуры. Построена модель ее активного центра, что позволяет прогнозировать активность этого фермен-та в отношении новых субстратов (см. разд. 4.1.1). Отметим, что ациклические вторичные спирты — плохой субстрат для этого фермента, и если ставится задача осуществления синтеза на их основе, то целесообразно попытаться использовать другие дегидрогеназы (возможно, термофильные). Особенность окси-теназ состоит в их способности с высокой эффективностью и специфичностью включать кислород прямо в органические субстраты проведение такого прямого окисления неактивирован- [c.178]

Структура восстановленного пиридиннуклеотида установлена Коловиком и сотр. [11] в результате изящного эксперимента, включающего а) химическое восстановление ЫАВ+ дитионитом натрия в ВгО с образованием ЫАВН, меченного дейтерием и активного в ферментативной реакции, и б) окисление этого меченого ЫАВН дрожжевой алкогольдегидрогеназой и ацетальдеги-дом, что привело к образованию дейтерийсодержащего окисленного кофермента ЫЛ )+. Положение дейтерия установлено в результате проведения последовательности реакций деградации, представленной на схеме (4). [c.584]

Все разнообразные обратимые окислительно-восстановительные реакции субстратов осуществляются почти исключительно при участии двух кофакторов — НАД и НАДФ. Высокая специфичность фермента к субстрату обусловливается почти исключительно структурой бе,тка —последовательностью соединения -аминокислот и их пространственного расположения. Молекулярная масса ферментов составляет от 84 ООО для алкогольдегидрогеназы из печени до 1 000 000 для глутаматдегидрогеназы из митохондрий печени быка. [c.317]

Согласно современной классификации и номенклатуре ферменты подразделяются на шесть классов на основании химизма вызываемых ими реакций. Каждый класс делится на подклассы и подподклассы в зависимости от природы индивидуальных превращений. Учитывается также структура коферментов, тип гидролизуемой связи и т. п. Таким образом, каждый фермент имеет шифр из четырех чисел. Первое число указывает, к какому из шести классов принадлежит фермент, второе и третье, соответственно, подкласс и подподкласс, четвертое число представляет собой порядковый номер фермента в подкодклассе. Например, алкоголь НАД-оксиредуктаза (старое название — алкогольдегидрогеназа) зашифровывается как 1.1.1.1. Названия ферментов обычно происходят от названия преобразуемого субстрата или типа катализируемой реакции. Для некоторых ферментов сохраняются традиционные названия, например пепсин, папаин. [c.83]

Рис. 10. Зависимость между эффектами о-фенантролина и 8-оксихинолин-5-сульфоновой кислоты на активность, связывание цинка и структуру алкогольдегидрогеназы дрожжей [127].

Фермент, ответственный за эту реакцию, называется алпогольдегидрогена-аой. Дроникевая алкогольдегидрогеназа имеет молекулярный вес 151 ООО и содержит четыре независимых друг от друга каталитических центра в то же время из печени млекопитающих получен аналогичный фермент с приблизительно вдвое меньшим молекулярным весом и двумя каталитическими центрами. В молекулах этих ферментов присутствует также 2п, число атомов которого равно числу каталитических центров. Ферменты стереоспецифичны в отношении переноса водорода как в молекуле спирта, так и в никотин-амидиом кольце (см. стр. 230), но проявляют сравнительно малую специфичность в отношении структуры субстратов — спиртов и карбонильных соединений. [c.292]

О пространственной структуре молекул ферментов известно пока мало. Считают, что количество спиральных участков в них невелико это было доказано методом рентгеноструктурного анализа для ряда белков, в частности яичного альбумина наиболее подробно — для лизоцима, а также для рибонуклеазы, а-химотрипсина. Сходные данные найдены и методом спектрополяри-метрии, например по Моффиту-Янгу (10—20—30%). Несомненно, что каждый ферментный белок обладает уникальной третичной структурой, где между спирализованными участками располагаются неспирализованные, количество которых велико и которые составляют значительную часть молекулы. Частицы многих ферментов состоят из нескольких (2—4) одинаковых субъединиц, связанных между собой различными способами (четвертичная структура). Часто они удерживаются вместе с помощью атомов металлов, коферментов. Разбавление во многих случаях приводит к диссоциации субъединиц, иногда же силы, связывающие их, более прочны и для этого требуется действие концентрированных растворов мочевины. Химотрипсин, например, находится в растворах чаще в виде димера, при разбавлении образуется мономер (Л1—23 000), а в концентрированных растворах содержится тример. Алкогольдегидрогеназа дрожжей при удалении из нее атомов цинка диссоциирует на четыре неактивные субъединицы (М = 36 000). [c.73]

В случае если распад тройного комплекса является кинетически значимым процессом (т. е. если k+з не слишком превышает й+4 см. фиг. 18,/ в гл. VIII), различные субстраты дают, вообще говоря, разные значения максимальной скорости. Если, однако, константа скорости распада тройного комплекса велика по сравнению с константой скорости диссоциации образующегося далее двойного комплекса, структура субстрата может не оказывать влияния на максимальную скорость. Тот факт, например, что при использовании в качестве субстрата различных первичных спиртов максимальная скорость реакции, катализируемой алкогольдегидрогеназой, оказывается одинаковой, строго доказывает, что этот процесс протекает по механизму Теорелла — Чанса, причем стадией, лимитирующей максимальную скорость, является распад комплекса фермент — НАД-Н. [c.165]

Все-таки ряд авторов не исключает возможного участия в качестве промежуточных соединений свободных радикалов. В частности, Коммонер и сотр. [59—61], используя метод ЭПР, получили сигналы, которые, как они считают, указывают, что при активации определенных дегидрогеназных систем (например, алкогольдегидрогеназы) образуются структуры типа свободных радикалов. Сигналы наблюдаются только в случае образования дисубстратного комплекса фермент — пиридиннуклеотид — субстрат. Сигнал был нестабилен и исчезал через короткий промежуток времени. Однако из этих наблюдений еще не ясно, в какой мере свободные радикалы NAD+ и NADP" " ответственны за наблюдаемый сигнал ЭПР по сравнению с возможными свободнорадикальными формами второго субстрата. [c.136]

В-третьих, к кофакторам относятся и те ионы металлов, с помощью которых иногда осуществляется построение необходимой для катализа четвертичной структуры фермента. Так, четыре иона цинка стабилизируют алкогольдегидрогеназиые ассоциаты, состоящие из четырех субъединиц. [c.252]

К. Анфинсен обнаружил существование двух доменов у стафилококковой нуклеазы [225]. Они обладают повышенной стабильностью, проявляющейся в большей денатурационной устойчивости. Доменная структура КАО(никотинамидадениндинуклеотид)-зависимых дегидрогеназ, как и у иммуноглобулинов, связывается со слиянием генов. У лактатдегидрогеназы, малатдегидрогеназы, алкогольдегидрогеназы и глицеральдегид-З-фосфатдегндрогеназы один из структурных доменов везде выполняет одну функцию, являясь NAD-связьгеающим центром. В связи с этим он отличается в ряду перечисленных ферментов большим постоянством в своем химическом и пространственном строении [226]. В два домена складываются также полипептидные цепи фосфоглицераткиназы и гексакиназы [227—229]. [c.308]

Оксидоредуктазы. Этот класс ферментов является, по-видимому, одним из самых изученных в отношении флип-флоп -механизма. В нашей таблице имеется 16 представителей этого класса, из которых 6 входят в подкласс 1.1, а 5 — в подкласс 1.2. Роль флип-флоп -механизма катализа в дегидрогеназах обсуждается в обзоре [18]. К числу наиболее известных флип-флоп ферментов относятся алкогольдегидрогеназа и О-глицеральдегид-З-фосфат-дегидрогеназа. Интересным, как нам представляется, ферментом этого класса является цито-хромоксидаза. Этот фермент входит в интегральную структуру мембран, участвуя в процессах переноса электронов в митохондриях. Несмотря на сложный субъединичный состав, его свойства наиболее адекватно описываются с помощью флип-флоп -механизма [165]. Отметим, что работу другого белка электронного транспорта — цитохрома В, для которого в нативном состоянии показано наличие двух максимумов в спектрах поглощения и двух редокс компонентов, также можно рассматривать на основе флип-флоп -механизма [91]. [c.129]

Важную роль в образовании четвертичной структуры иногда играют элементы вторичной структуры. В алкогольдегидрогеназе (см. рис. 2.24), коиканавалине А и инсулине образование пар субъединиц ведет к формированию протяженных /3-слоев. Как видно из табл. 2.9, в двух последних белках обнаружено довольно много водородных связей на поверхности контакта. Слои могут использоваться в областях контакта и иначе. В конкана-валине А и глицеральдегид-3-фосфатдегцдрогеназе одна поверхность слоя в изолированной субъединице находится на поверхности белка. Когда субъединицы соединяются вместе, их /3-слои, плотно укладываясь друг на друга, образуют компактный массив, в котором два слоя связаны осью симметрии второго порядка. [c.139]

Для того чтобы надежно установить гиперболический тип ингибирования, необходимо провести измерения скоростей ферментативной реакции в широком диапазоне значений Трудности, с которыми приходится при этом сталкиваться, делают постановку таких экспериментов очень затруднительной. Вероятно, это обстоятельство и послужило основной причиной редкости сообш[ений о гиперболическом ингибировании. По-видимому, линейные ингибиторы встречаются только в двух распространенных случаях при ингибировании продуктами реакции (гл. 5) и при ингибировании близкими аналогами субстрата, т. е. соединениями, которые настолько близки по структуре к субстрату, что конкуренция их с субстратом за связывание с одним и тем же центром становится неизбежной. Однако даже близкие аналоги субстрата могут быть гиперболическими ингибиторами (например, при ингибировании алкогольдегидрогеназы метанолом [154]). В этом случае связыва-юо ий центр является, по-видимому, достаточно вместительным, чтобы связать одновременно и зтанол, и метанол. Для всех других типов ингибитора (независимо от того, имеют они физиологическое значение или нет) гиперболическое ингибирование следует рассматривать как норму, а линейное — как отклонение от нее (раньше эта точка зрения не была обш епринятой). [c.94]

Выяснена аминокислотная последовательность для нескольких дегидрогеназ и с помощью рентгеноструктурного анализа установлена трехмерная структура алкогольдегидрогеназы из печени лошади, глицеральдегидфосфатдегидрогеиазы омара, цитоплазматической малатдегидрогеназы из сердца свиньи и лактатдегидрогеназы из акулы. Как показано на рис. 13.3, полипептидная цепь каждой из этих субъединиц в их нормальных полимерных формах образует структуру по типу складчатого слоя из шести нитей, где связывается аденилатная часть молекулы кофермента. На поверхности имеется щель, в которой многочисленные гидрофобные, электростатические взаимодействия и водородные связи удерживают на своих местах и кофермент, и субстрат. [c.468]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология