Сериновые протеазы, водородные связи

Совершенно неожиданные особенности были обнаружены в кристаллической структуре химотрипсина. Исследования этого фермента в растворе показывали, что имидазольное кольцо His-57 повышает реакционную способность Ser-195. Однако никаких указаний на то, что этот гистидин связан водородной связью с карбоксильной группой Asp-102, в результате чего образуется каталитическая триада, известная под названием система с переносом заряда [38], не было. Теперь такая система обнаружена во всех сериновых протеазах. [c.31]

В заключение отметим, что связывающие участки лизоцима и сериновых протеаз почти комплементарны субстратам неполярные участки субстрата контактируют с неполярными боковыми цепями аминокислот участки субстрата, способные образовывать водородные связи, связываются с NH-группами полипептидного остова белка или (как в случае лизоцима) с полярными боковыми цепями аминокислот. Благодаря этому подвергающаяся каталитическому превращению часть субстрата удерживается вблизи кислых, основных или нуклеофильных групп фермента. [c.43]

Сигнал ЯМР протонов, участвующих в образовании водородных связей, может быть сдвинут в слабопольную область настолько сильно, что его удается зарегистрировать в растворе НгО. Обнаружено, что в химотрипсиногене, химотрипсине и других сериновых протеазах между А8р-102 и Н13-57 находится протон, и установлено, что он титруется с р/Са = 7,5 [16] (хотя этот р а относится К диссоциации протона, связанного с другим атомом азота имидазольного кольца) [c.184]

Специфическая сольватация переходного состояния — роль полипептидного остова. Рентгеноструктурный анализ позволил установить очень интересную особенность сериновых протеаз ЫН-группы белка служат сольватной оболочкой для переходного состояния реакции. Это приводит к фундаментальному различию между простыми химическими реакциями в растворе и реакциями, катализируемыми ферментами. Единственный тип ориентации, который необходимо рассматривать для реакций в растворе,— это взаимная ориентация реагентов, поскольку растворитель создает сольватную оболочку вокруг любого образующегося заряда. Для ферментативной же реакции характерны определенные стереохимические отношения между реагирующими группами и группами, создающими сольватную оболочку и являющимися частью этой же молекулы фермента (рис. 10.11). Очень важную роль при деформации и, следовательно, в обеспечении специфичности играют водородные связи, поскольку их энергия сильно зависит от расстояния (гл. 9). Особая роль в этих процессах принадлежит полипептидному [c.321]

Остановимся более подробно на катализе сериновыми протеазами. Эти ферменты отличаются лишь некоторыми деталями построения их активных центров, в частности, механизмом сорбции боковой субстратной группы (см. рис. 11). Обш,ее же в механизме действия этих ферментов — это сорбция а-ациламидного субстратного фрагмента при образовании им водородной связи с карбонильной группой полипептидной цепи фермента 23, 25] [c.47]

ЯВЛЯЮТСЯ каталитические центры сериновых протеаз химотрипсина и субтилизина [18, 239, 240]. Для обоих ферментов при взаимодействии с субстратом характерно одинаковое расположение водородных связей, фиксирующих основную цепь субстрата, идентичное положение полости, принимающей боковые цепи, один и тот же механизм переключения заряда при расщеплении связей н один и тот же набор доноров водородных связей (NH-rpynn остова), фиксирующих карбонильные 0 -группы каталитического промежуточного продукта [537]. Несмотря на все это, оба фермента совершенно не скоррелированы в отношении их аминокислотных последовательностей, укладки цепей и, например, нумерации остатков Asp, His, Ser [18, 239, 240] в цепи переключения заряда. [c.233]

Коллаген [30]—волокнистый белок, содержащийся в коже, сухожилиях, хрящах, костях и зубах. Коллаген внутриклеточно синтезируется в фибробластах в виде предшественника, проколлагена с м. м. цепи 125 000—130000. Его отличие от коллагена заключается в продлении jV-концевого сегмента, содержащего дисульфидные связи н триптофан. Превращение проколлагена в коллаген осуществляется вне клетки ферментом проколлагенпептидазой, удаляющей содержащий цистин и триптофан iV-концевой сегмент посредством расщепления связи X-Glu или X-Gln, в результате чего на N-конце коллагена образуется остаток пирролидон-2-карбо-новой-5 кислоты. Об этой протеазе известно мало, за исключением того, что она содержит важный для активности металл и не является ни сериновой , ни тиольной протеиназой. Наследственное заболевание крупного рогатого скота, дерматоспараксис, объясняется отсутствием этой протеолитической стадии. Коллаген состоит из трех полипептидных цепей, в каждой из которых содержится около 1000 аминокислотных остатков. Цепи образуют тройную правую спираль, причем на каждый третий остаток приходится одна межмолекулярная водородная связь >NH. .. 0=С<. У N- и С-концов коллагена расположены неспиральные телопептидные участки. Зрелый коллаген содержит два типа цепей, al и а.2, образуя в тройной спирали структуру состава (а1)га2. В эмбриональном коллагене, а также в коллагене, образующемся на ранних стадиях заживления раны, содержится только один тип цепей (а1)з. [c.573]

Известно большое число разнообразных гидролитических ферментов (группа сериновые протеазы - трипсин, химотрипсин и т.п. ферменты, гиролизующие нуклеиновые кислоты, типа рибонуклеазы и т. п. ферменты, гидролизующие сахара, типа лизоцима и т. п.). В самом общем смысле субстрат для ферментов такого типа удобно рассматривать в виде плоскости (гидрофобная полимерная подложка) с активными точками , обладающими чрезвычайно высокой избирательностью. Каталитической активностью такой поверхности можно было бы управлять, например регулируя молекулярные вращения или дегидратируя субстрат, который является стабильным в гидратированном состоянии. Стабилизация переходных состояний в этом случае осуществлялась бы в результате как электростатических сил, так и водородных связей. Практическое воплощение таких планов является, разумеется, очень трудной задачей. Например, при использовании лизоцима возникают сложности, связанные с тем, что глюкозное кольцо в процессе связывания субстрата переходит из устойчивой конфигурации типа кресло в неустойчивую конфигурацию типа ванна . [c.103]

Кристаллографические данные подвергались неоднократному пересмотру. Ревизия исходных данных [1327] показала [12491, что в нативном а-химотрипсине. а также в 7-химотрипсине. трипсине, субтилизине BPN и эластазе сериновый гидроксил не лежит в плоскости имидазольного кольца и O -атом Sen 95 -р ° ° отстоит от К -атома Hls57 на 3,6-3,7 А и отклоняется на 2,6-3,5 А от расположения, необходимого для образования водородной связи (рис.106). Хотя в сериновых протеазах остаток Seri 95 может достаточно свободно вращаться вокруг С -Ср-связи примерно на 120° (см. разд.б.Б.З), ни в одном из его положений он не приближается к N -атому Hls57 настолько, чтобы образовать хорошую водородную связь [12291- [c.308]

В случае сериновых протеаз, как уже отмечалось (см.разд.6.5.3), карбонильный кислород в фермент-субстратном комплексе занимает место в так называемом оксианионном кармане, образуя водородные связи с NH-группой Gly193 [c.318]

Природу стереоспецифичности папаина помогает понять построение моделей [105]. Проведенные исследования показали, что D-аминокислоты не могут поместиться в подцентрах из-за стерических затруднений, возникающих при их контактировании с ферментом. Папаин не является экзопептидазой, поскольку свободная карбоксильная группа субстрата должна находиться на расстоянии 3—4 А от карбоксильной группы Asp-158 из-за электростатического отталкивания. Кроме того, указанные исследования позволили предположить наличие механизма деформации. В фермент-субстратном комплексе уходящая группа субстрата, по-видимому, подвергается давлению со стороны а-СШ-группы His-159, однако при образовании тетраэдрического промежуточного соединения это давление ослабляется. В пользу указанного предположения говорит тот факт, что аналоги субстратов, у которых уходящая группа заменена небольшой по размерам группой, связываются значительно прочнее аналогов с более крупными остатками [92, 105]. Специфичность подцентра S2 к большим по размеру гидрофобным остаткам проявляется в возрастании fe at, а не в увеличении прочности связывания. Лоу и Ютавонг [105] предположили, что связывание подцентром S2 такого остатка, как фенилаланин, приводит к некоторому увеличению размеров расщелины и к еще большей деформации активного центра [105]. Раздвижение стенок расщелины было впоследствии обнаружено при исследовании кристаллической структуры фермента, ингибированного хлорметил-кето-производным Ы-бензилоксикарбонил-Ь-фенилаланин-Ь-аланина [104]. Использование этого соединения указывает на наличие в ферменте центра связывания карбонильного кислорода расщепляемой пептидной связи. В этот центр, как и в случае сериновых протеаз, входит NH-rpynna полипептидного остова, принадлежащая ys-25 другая водородная связь образуется с участием ЫНг-группы Gln-19. [c.375]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология