Гидрофобность аминокислот Гидрофобный карман

Активный центр расположен в нише глубиной примерно I нм. В активном центре имеется гидрофобный карман — углубление, содержащее неполярные радикалы аминокислот. Для активности нужен [c.346]

С другой стороны, эти ферменты сильно различаются по специфичности их действия. Так, сериновые протеазы а-химотрипсин и эластаза осуществляют гидролиз пептидной связи, образованной аминокислотой, содержащей в положении гидрофобную боковую группу R при этом специфичность а-химотрипсина определяется объемным гидрофобным радикалом в молекуле субстрата (типа боковой группы фенилаланина, триптофана), а для эластазы — метильной группой аланина. Механизм наблюдаемой специфичности обусловлен весьма незначительными различиями в строении активных центров этих двух ферментов. По данным рентгеноструктурного анализа, в активном центре а-химотрипсина имеется довольно вместительный гидрофобный карман , где связывается ароматическая боковая группа гидролизуемого пептида (рис. И, а ср. с рис. 9). В активном центре эластазы размеры сорбционной области, где происходит связывание метильной группы субстрата (рис. 11, б), намного меньше, чем в случае а-химотрипсина. Это вызвано тем, что вместо Gly-216 и Ser-217 см. рис. 9) в соответствующих положениях эластазной пептидной цепи расположены более объемные остатки треонина и валина [3]. [c.35]

В состав АЦ входят полярные аминокислоты, но собственно АЦ помещается в гидрофобном углублении щели или кармане , где возникает микроокружение для субстрата и максимальная местная концентрация субстрата и фермента, создаются условия для их сближения и ориентации, необходимые для катализа. Условие для образования АЦ - наличие третичной структуры, следствие - образование фермент-субстратного комплекса. [c.29]

Динамика миоглобина. Наиболее исследован процесс связывания моноокиси углерода СО с атомом железа гемовой группы миоглобина. На рис. XI. 18 показано сечение активного центра миоглобина МЬ плоскостью, проведенной под прямым углом к плоскости гема. Гемовый карман образован в основном гидрофобными аминокислотами, и размер его составляет примерно 0,5 нм. Атом железа образует [c.327]

Структура активного центра папаина [89, 102—105]. Кристаллографические исследования показывают, что молекула папаина состоит из двух доменов, разделенных глубокой расщелиной, в которой и происходит связывание субстрата. Несмотря на то что Су8-25 и HI8-159 находятся в тесном контакте, они расположены на разных краях расщелины. Довольно глубокий карман подцентра S2, связывающий гидрофобные аминокислоты, образован гидрофобными боковыми цепями Туг-67, Рго-68 и Тгр-69 одного домена и гидрофобными боковыми цепями Phe-207, А1а-160, Val-133 и Val-157 — другого. [c.374]

Существует множество примеров зависимости катализа и связывания от конформационных изменений. Участок связывания химотрипсина решающим образом зависит от наличия солевого мостика между аспарагиновой кислотой-194 и концевой аминогруппой изолейцина-16 (см. рис. 24.1.14). В неактивном предшественнике химотрипсина, химотрипсиногене, например, каталитические группы расположены так же, как и в нативном ферменте, но гидрофобный карман отсутствует [49]. Последний формируется в результате индуцированных образованием солевого мостика изменений конформации аспарагиновой кислоты-194 и соседних остатков аминокислот — глицина-193 и метионина-192. Согласно кинетическим экспериментам, проведенным на химотрипсине, нечто подобное происходит при протонировании свободной формы (ЫНг) изолейцина-16. Форма фермента, характерная для высоких значений pH, неактивна, так как она не способна связывать субстрат. При быстром понижении pH раствора неактивной формы фермента с 12 до 7 связывание наблюдается, но только по прошествии определенного отрезка времени (менее секунды), во время которого фермент принимает активную конформацию [111]. В этом случае конформационное изменение должно предшествовать связыванию и явно слишком медленно для того, чтобы являться частью нормального механизма. [c.516]

Связь гема с полипептидной цепью осуществляется за счет координации иона железа с атомом азота гистидина (пятая аминокислота в глобине) Шестым лигандом могут выступать О2, СО и др Комплекс гемоглобина с молекулярным кислородом О2, называемый оксигемоглобином, замечателен тем, что ион железа Ре при этом не окисляется, а переходит из высокоспинового состояния в низкоспиновое, уменьшая свой радиус и вдавливаясь в плоскость порфинового кольца Молекула кислорода, таким образом, оказывается в образованном полипептидной цепью гидрофобном кармане, из которого вытеснена вода По этой причине анионы С1 , НСО , 804 , фосфаты не могут войти в комплекс в качестве шестого лиганда [c.910]

Активный центр карбоксипептидазы А образован гидрофобными радикалами аминокислотных остатков (так называемый гидрофобный карман ), поэтому наибольшим сродством к активному центру карбоксипептидазы А обладают пептиды с гидрофобной С-концевой аминокислотой. [c.101]

Не менее поучительно сопоставление сорбционных функций а-химотрипсина и другой сериновой протеазы — трипсина. Размеры и форма субстратсвязывающего (сорбционного) участка в активных центрах обоих ферментов примерно одинаковы [3]. Единственное различие в первичной структуре полипептидных фрагментов, образующих гидрофобный карман , состоит в том, что в а-химотрипсине остаток 189 — это серин (см. рис. 9), а в трипсине в соответствующем положении находится отрицательно заряженная аспарагиновая кислота. Это приводит к тому, что в отличие от а-химотрипсина трипсин обнаруживает специфичность к гидролизу пептидных связей, образованных положительно заряженной аминокислотой (Lys, Arg). Сорбция положительно заряженного субстрата на ферменте (вблизи каталитически активного нуклеофила активного центра) происходит в данном случае за счет электростатических взаимодействий (рис. И, б). [c.35]

Гем, ответственный за связывание кислорода, находитси в гидрофобном кармане , образованном особыми, для этого предназначенными аминокислотами. Гем представляет собой макроцикл протопорфирина с координационно связанным ионом двухвалентного железа, находящимся в центре молекулы. Ион железа координационно связан с четырьмя расположенными по сфере атомами азота протопорфирина и двумя остатками гистидина (Р8 и Е7), относящимися к глобиновому компоненту. Такая пространственная фиксация гема делает возможным связывание молекулы кислорода в качестве шестого лнганда со стороны гема, повернутой к гистидину Р8. Имидазольное кольцо гистидина Е7 непрямо, через молекулу кислорода, координирует с центральным ионом железа (II) (рис. 3-38). [c.414]

Фактором, определяющим силу взаимодействия между двумя молекулами, возможно, даже более важным, чем водородная связь или электростатическое притяжение, является гидрофобное связывание [8,84]. Молекулы или части молекул, недостаточно сольватируемые водой, разрушают сеть водородных связей, составляющую структуру растворителя. Это разрушение снижается в случае сближения таких молекул, в результате чего уменьшается общая площадь контакта неполярной поверхности с водой. Углеводороды, например, образуют отдельную вторую фазу, в то время как детергенты, обычно представляющие собой длннноце-почечные углеводороды с полярными группами с одного конца, образуют мицеллы [9]. Последние представляют собой шарообразные агрегаты молекул с заряженными концевыми группами на поверхности, сольватпрованными водой и с углеводородными цепочками внутри, в контакте только друг с другом. Маленькие неполярные участки или полости на поверхности белка также слабо сольватированы водой, однако они не контролируют состояния агрегации молекулы в целом. Эти участки могут, однако, взаимодействовать с гидрофобными молекулами или частями молекул близкого размера, соединяясь с ними, в результате чего уменьшается общая площадь контакта неполярной поверхности с водой, как это указано выше. При обсуждении трехмерной структуры химотрипсина уже рассматривался пример такого рода (см. с. 488). Вблизи активного центра этого фермента располагается образованный гидрофобными группами карман [46], размер которого позволяет связыванию в нем индольного бокового радикала остатка триптофана. Сам индол прочно связывается в этом кармане (энергия связывания 60 кДж-моль ) [88]. Селективность действия химотрипсина в отношении той или иной пептидной связи в большой степени определяется комплементарно-стью соответствующего бокового радикала аминокислоты этому гидрофобному карману. [c.505]

На первой стадии ферментативного процесса происходит физическая сорбция субстрата (образование комплекса Михаэлиса ЕЗ) за счет гидрофобного взаимодействия Е-В между боковой группой субстрата К и гидрофобным карманом в глобуле белка Е. Затем сорбированная молекула субстрата ацилирует рядом расположенную гидроксильную группу 8ег-195 с образованием ацилфермента ЕА, который на последней стадии (3) гидролизуется с регенерацией свободного катализатора Е. Кинетическая роль комилексообразования Е И в химотринтическом катализе весьма полно изучена на примере реакции гидролиза метиловых эфиров К-аце-тил-Ь-аминокислот типа КСН(ННС0СНз)С(0)0СНз. [c.209]

Миоглобин состоит из одной полипептидной цепи (153 остатка аминокислот) с молекулярной массой 17 ООО Да. Согласно рентгеноструктурному анализу молекула миоглобина является компактной сферической молекулой размером 4,5x3,5x2,5 нм. Примерно 75% остатков аминокислот образуют 8 правых а-спиралей, содержащих от 7 до 20 остатков. Начиная с Л -конца спирали обозначают номером и буквой спирали. Плоскость гема своей неполярной частью (метиль-ные, винильные группы) погружена в гидрофобный карман молекулы миоглобина. Среди гидрофобных аминокислотных остатков по обе стороны плоскости гема находится по одной молекуле гистидина проксимальный гис и дистальный гис Е1 (за счет сближения спиралей Р и Еъ пространстве). Пятая координационная связь железа (Ре ) занята азотом проксимального гис Р%. Шестая координационная связь (координационное положение) остается свободной и экранируется дистальным гис 7. В неоксигенированном миоглобине атом железа на 0,03 нм выступает из плоскости кольца в направлении гис 8. При связывании молекулы О2 с шестой координационной связью железа (оксигенированный миоглобин) атом железа втягивается в плоскость гема и выступает из нее только на 0,01 нм. Таким образом связывание О2 с молекулой миоглобина ведет, во-первых, к перемещению атома железа и, во-вторых, перемещающийся атом железа будет изменять положение проксимального гис /"8, а следовательно, и конформацию а-спирали Ри всей глобулы миоглобина. Для миоглобина (белок в третичной структуре) кривая связывания кислорода имеет форму гиперболы. Парциальное давление кислорода р02 [c.38]

Гемоглобин и его производные. Гемоглобин — сложный железосодержащий белок с ММ 68 ООО Да. Состоит из белковой части — глобина и простетической группы — гема. Молекулу образуют четыре субъединицы с ММ 17 ООО Да каждая. В составе субъединицы — гем и одна полипептидная цепь. Глобин образует 574 аминокислотных остатка. Различают 2а- и 2р-цепи а-цепь состоит из 141 аминокислоты, Л -концевая - валин, С-концевая - аргинин 3-Цепь включает 146 аминокислот, ЛГ-концевая - валин, С-концевая — гистидин. Четвертичная структура гемоглобина 2а- и 2р-цепи — а2Р2- Это основной гемоглобин взрослого человека — НЬА. Группа гема фиксирована в гидрофобных карманах полипептидных цепей глобина. Глобин соединяется с гемом через имидазольные кольца гистидина по 5-й координационной связи железа. [c.433]

Основное различие между трипсином, химотрипсином и эла-стазой состоит в их специфичности. Трипсин специфически гидролизует пептиды, состоящие из лизина и аргинина, и эфиры этих аминокислот химотрипсин расщепляет полипептидную цепь по фенилаланину, тирозину и триптофану, имеющим большие гидрофобные боковые цепи специфичность эластазы проявляется в ее действии на такие небольшие гидрофобные молекулы, как аланин. Установление структуры кристаллических ферментов показало, что полипептидные остовы всех трех ферментов при наложении их друг на друга практически совмещаются, за исключением участков, где добавлено или пропущено несколько аминокислот (рис. 1.11). Различие же в специфичности этих ферментов обусловлено небольшими изменениями в строении кармана , связывающего боковую цепь аминокислоты. В молекуле химотрипсина имеется четко выраженный карман, связывающий большие гидрофобные боковые цепи [35]. В молекуле трипсина на дне аналогичного кармана вместо 5ег-189 находится аспартат [36]. Отрицательно заряженная карбоксильная группа Азр-189 образует ионную связь с положительно заряженной аммонийной или гуанидиниевой группами на конце цепи лизина или аргинина. Два глицина, расположенные у входа в карман химотрипсина, в случае эластазы замещены Валином (Уа1-216) и треонином (ТЬг-226) [37]. Это предотвращает проникновение в карман больших боковых цепей и обеспечивает связывание небольшой по размерам боковой цепи аланина (рис. 1.12). [c.27]

Карман, связывающий субстрат в химотрипсиие, можно назвать гидрофобным карманом , поскольку он образован неполярными боковыми цепями аминокислот. Эти цепи создают подходящую среду, необходимую для связывания неполярных или гидрофобных боковых цепей субстратов. Физическая природа и прочность гидрофобных сил обсуждаются в гл. 9. [c.40]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология