Химотрипсин с другими сериновыми

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]

Ферменты, подобные химотрипсину, содержащие серин в АЦ и катализирующие реакции гидролиза, называют сериновыми гидролазами. Они сходны как по строению активных центров, так и по механизму их действия. В реакции обязательно участвует вода, а сама реакция, как правило, протекает в две стадии ацилирования и деацилирования. Другая особенность действия химотрипсина - наличие системы переноса заряда в его активном центре, что позволяет отнести механизм действия химотрипсина к кислотно-основному катализу. [c.32]

С помощью фермента химотрипсина можно осуществить специфическое расщепление полипептидной цепи в местах расположения тирозиновых остатков, что позволяет выделить две основные части макромолекулы [60]. Одна часть цепи, составляющая 60 7о, содержит только глициновые, аланиновые и сериновые остатки и дает характерную рентгенограмму порошка, подобную наблюдаемой на нативном фиброине. Другая часть содержит все массивные аминокислотные остатки, а также небольшие количества глицина, аланина и серина. Эти аналитические результаты согласуются с предположением К. Мейера [61] о том, что глициновые, сериновые и аланиновые остатки образуют кристаллические области полимера, тогда как прочие остатки связаны с аморфными или некристаллическими областями. [c.115]

Много попыток было сделано по созданию модели системы с эстафетной передачей заряда , которая функционирует в активном центре а-химотрипсина (а возможно, и других сериновых протеаз) [c.100]

Рис. 3-50. Необычайно реакционно-способная аминокислота в активном центре фермента. Здесь для примера показана система переноса заряда , обнаруженная у химотрипсина, эластазы и других сериновых протеиназ (см. рис. 3-35). Участок цепи, содержащий аспарагиновую кислоту, индуцирует гистидин к захвату протона у серина 195 это активирует серин к образованию ковалентной связи с субстратом фермента и гидролизу

Ацильная группа, входящая в состав интермедиата ацил-ХТ, связана с высокореакционноспособным остатком серина Ser 195. Особая роль и высокая реакционная способность Ser 195 проявляется в способности этого остатка (отсутствующей у остальных 27 сериновых остатков химотрипсина) вступать в реакцию с диизопропилфторфосфатом (ДИФФ) (рис. 9.4). Аналогичные реакции характерны и для других сериновых протеаз. [c.92]

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]

Механизм действия сериновых протеиназ в настоящее время понят лучше механизма любого другого типа ферментов и может служить иллюстрацией некоторых важных моментов, касающихся ферментативного катализа. Гидролиз амида может показаться не слишком сложной реакцией химику-органику. В случае же ферментативного катализа для обеспечения успешного протекания реакции необходимо очень строгое обеспечение тех стадий, которые химик может счастливо игнорировать. В противном случае будет происходить замедление реакции. Даже механизм, приведенный на схемах (28) — (34) и насчитывающий 9 отдельных стадий, является, безусловно, упрощенным. [В качестве иллюстрации можно отметить, что в последних исследованиях механизма действия химотрипсина с использованием методов быстрой кинетики в водном диметилсульфоксиде при —90°С показано наличие четырех процессов, предшествующих образованию тетраэдрического интермедиата см. схему (28) . Первым из этих процессов является связывание субстрата, остальные, по-видимому, представляют собой индуцированные субстратом конформационные изменения в ферменте, необходимые для обеспечения правильной стереохимии катализа] [63]. Нетрудно понять, почему для катализа распада такой высоко энергетической частицы, как тетраэдрический интермедиат, требуется особое обеспечение такие стадии могут в конце концов быть скоростьопределяющими в самых простых реакциях. Однако в связи с тем, что для эффективного протекания ферментативного катализа необходимы очень [c.497]

В ряду однотипных ферментов роль аминокислотного остатка в положении Р субстрата для проявления специфичности протеазы может быть охарактеризована отношением констант скорости второго порядка при замене одной аминокислоты на другую. Такие данные для ряда сериновых протеиназ типа химотрипсина приведены в табл.37. Подобное отношение при замене Arg на Lys (в субстратах Tos-Gly-Pro-X-pNA) составляет для тромбина 460, для белка С системы свертывания крови - 48 [1811], а для фактора Ха - 49 [1812]. [c.165]

Делоншам любезно сообщил нам свои собственные взгляды на механизм, по которому ог-химотрипснн и другие сериновые протеазы могут гидролизовать вторичные амины при стереоэлектронном контроле (рис. 4.7). Петков и др. [119], изучая влияние уходяш,ей группы на реакционную способность анилидов ири гидролизе, катализируемом а-химотрипсином, пришли к подобному же заключению. Кроме того, теория стереоэлектронного контроля была пспользована в приложении к механизму действия рибо-пуклеазы А, нуклеазы стафилококков и лизоцима [120]. [c.256]

Механизм действия и строение активного центра а-химотрипсина изучены гораздо полнее, чем других гистидин-сериновых ферментов. Согласно данным рентгеноструктурного анализа [4], активный центр а-химотрипсина образует расположенные друг против друга в небольшом углублении остатки Ser 195 и His 57, и, кроме того, на поверхности глобулы фермента имеются большая и малая гидрофобные области — адсорбционный центр, фиксирующий определенным образом молекулу субстрата относительно каталитически активных групп фермента. Из нескольких возможных механизмов кислотно-основного катализа гистидин-сериновым комплексом активного центра наиболее вероятными представляются механизмы Бендера [5]] и Блоу. В основных чертах первый из них выглядит так. В отсутствие субстрата наблюдается сильное взаимодействие водородного атома серина (Ser 195) и N" атома His 57. Однако равновесие [c.162]

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]

Тот факт, что другая сериновая протеиназа, субтилизин, белок,, не обладающий структурной близостью к группе химотрипсина, содержит, тем не менее, тот же каталитический участок, явился ошеломляющим открытием. Из трехмерной структуры субтили-зина следует, что в последнем также имеется система водородных связей аспарагиновая кислота-32. .. гистидин-64. .. серин-221,. аналогичная найденной в химотрипсине [51] (см. рис. 24.1.14). Этот факт означает, что каталитические механизмы, используемые обоими этими ферментами, также идентичны. Отсюда, безусловно,, следует заключение, что две линии в эволюции ферментов пришли к одному и тому же решению проблемы гидролиза амидной связи. Если это заключение справедливо для сериновых протеиназ, оно может быть справедливо и для протеиназ, в механизмах действия которых участвуют другие аминокислотные остатки, и вообще для ферментов, катализирующих любую данную реакцию. Эти данные, таким образом, могут служить косвенным доказательством нашего предположения о том, что очень большое число-ферментов, участвующих в жизненных процессах, может использовать значительно меньшее число каталитических механизмов. [c.490]

Наряду с трипсином из яоджелудочной железы выделяют другую сериновую протеиназу — химотрипсин. Используемый для структурных исследований а-кимотрипсин А проявляет максимальную активность в диапазоне pH 7,8 — 9,0. Химотрипсин обладает гораздо более широкой специфичностью, чем трипсин. Фермент преимущественно катализирует гидролиз пелтидиык связей, образо< ванных карбоксильными группами ароматических аминокислот — тирозина, фенилаланина и триптофана. С меньшей скоростью гидролизуются пептидные связи лейцина, метионина, гистидина. Скорость расщепления отдельных связей в белках и пептидах зависит от характера соседних аминокислотных остатков. [c.45]

По-видимому, механизм действия других сериновых пептидаз включает этот же тип реакций двойного замещения. Например, было показано, что гидролиз -гранс-циннамоилимидазола, катализируемый трипсином и а-химотрипсином, имеет ряд общих черт в отношении последовательности стадий каталитического процесса, рН-зависимости реакции деацилирования, а также спектрального и кинетического поведения промежуточно образующегося ацилфермента (табл. 2-3) [35]. [c.250]

В заключение следует отметить, что другие сериновые протеиназы, такие, как плазмин, эластаза, тромбин и трипсин, функционируют, по-видимому, по такому же механизму эти протеиназы отличаются от химотрипсина некоторыми деталями структуры, которые, в частности, определяют различия в субстратной специфичности. Например, аминокислотная последовательность и конформация эластазы и химотрипсина очень сходны (рис. 9.3) эластаза также имеет систему переноса заряда, образованную такими же, как в химотрипсине, аминокислотнымн остатками. Особенности субстратной специфичности обнаруживаются в различном характере связывания виртуальных субстратов, как это видно на рис. 9.5. Сходные структурные и функциональные характеристики представителей рассматриваемого класса ферментов отражают их [c.305]

Трнпснноподобные сериновые протеазы [138, 536] образуют семейство расщепляющих белки ферментов, которые контролируют многие важнейшие физиологические процессы (табл. 9.4).Пищеварительный фермент трипсин, для которого и был впервые употреблен термин энзим (фермент), является наиболее изученным членом этого семейства. Он известен уже более ста лет, а его способность к расщеплению пептидных связей вблизи лизиновых и аргнннновых остатков очень сходна со свойствами большей части других белков из этого семейства. Однако большинство родственных трипсину ферментов намного более специфичны, чем сам трипсин каждый из них расщепляет в белке только одну или очень небольшое число пептидных связей. Структурная гомология сериновых протеаз была изучена и обобщена Хартли в 1970 г. [490]. Попарныесравнения трипсина,, эластазы, химотрипсина и тромбина показывают, что около 40% их аминокислотных последовательностей идентичны (58 РАМ). На сегодняшний день известны структуры первых трех из этих ферментов. Как и предсказывалось, все они имеют одинаковую укладку цепи [18, 243—245]. [c.216]

Таким образом, именно совершенствование каталитических поверхностей химотрипсина и субтилизина привело к принятию ими одинаковой функции. Как показано на рис. 11.1, механизм каталитического действия протеаз папаина и глицеральдегид-З-фосфатдегид-рогеназы, фермента гликолитнческого пути, по-видимому, аналогичен механизму действия сериновых протеаз. Однако имеются и другие пути расщепления полипептидных цепей, как видно на примерах термолизина, катепсинов и кислых протеаз [539, 596]. [c.233]

Трехмерные структуры, теперь известные для некоторых из-этих сериновых протеиназ (трипсин, химотрипсин, эластаза), показывают, что они имеют одинаковое пространственное строение активного центра с системой переноса заряда, аналогичной найденной у химотрипсина (см. рис. 24.1.14). Этот факт, возможно,, не удивителен, так как, по-видимому, все эти ферменты происходят от общего предшественника. Логическим продолжением явилось бы развитие эффективного каталитического механизма после эволюции субстратной специфичности, поэтому ферменты, следующие друг за другом в эволюционной цепи, должны иметь одинаковый каталитический участок, но различное строение центроа связывания и, возможно, других участков молекулы. [c.490]

Другое семейство близкородственных белков образует несколько сериновых эстераз. К ним относятся протеолитические ферменты химотрипсин, трипсин, эластаза и тромбин. На рис. 2.19 сравниваются аминокислотные последовательности этих четырех белков. Сравнение выявляет соответствие не только в аминокислотной последовательности, но и в расположении многих дисульфидных поперечных связей, а также в локализации очень реакционноспособного остатка серина, который, как известно, находится в активных центрах всех этих ферментов. Можно предположить, что такое сходство первичных структур должно приводить к сходству их третичной структуры. Именно это и представлено на рис. 2.20, где изображены три из четырех упомянутых выше белков. Следует, однако, обратить внимание на то, что, несмотря на сходство последовательностей, структуры и механизмов функционирования, позволяющее рассматривать эти четыре белка как родственные в эволюционном смысле, все же считать их тождественными никак нельзя. Различием аминокислотных последовательностей, и особенно пространственных структур, можно объяснить некоторые особенности субстратной специфичности этих белков и механизма их действия. [c.79]

При модификациии Ser 195 химотрипсин инактивируется. По аналогичному механизму в присутствии ДИФФ происходит инактивация и ряда других протеаз. Все они называются сериновыми протеаза-ми. [c.92]

ДИФ-химотрипсин совершенно не активен. Поскольку нз 28 остатков серина с реагентом взаимодействует только один остаток (серин-195), а утративший активность в результате тепловой денатурации химотрипсин вообще не модифицируется реагентом, сделано заключение, что серин-195 находится в активном центре. Все так называемые сериновые протеиназы (табл. 6.4), образующие промежуточные ковалентные соединения (ацилферменты), также реагируют с ДИФФ анализ последовательности аминокислот в инактивированных с помощью ДИФФ ферментах показал, что остаток реактивного серина находится во фрагменте, имеющем у всех этих ферментов идентичную (или очень сходную) последовательность. Одна и та же последовательность Gly—Asp— Ser-P—Gly—Gly—Pro имеется в химотрипсине, трипсине, эласта-зе, тромбине и плазмине, однако у субтилизина последовательность аминокислот, включающая реактивный остаток серина, другая. Высокая реакционная способность модифицируемых остатков серина является следствием их уникального окружения в активных центрах соответствующих ферментов. [c.299]

Центральную проблему специфичности можно сформулировать так каким образом фермент отличает специфический субстрат от другого, меньшего или равного ему по размеру (изо-стерического) субстрата Отличить больший по размеру субстрат от специфического субстрата нетрудно, поскольку полость фермента, в которой происходит связывание, может быть достаточно велика, чтобы связать небольшой специфический субстрат, но слишком мала, чтобы в нее поместилась более крупная молекула конкурирующего субстрата. Однако небольшой по размерам субстрат не встречает таких стерических препятствий. В этом случае энергия связывания, используемая в катализе, будет меньше. Такие примеры были рассмотрены в разделе, посвященном сериновым протеазам. Большие по размеру производные ароматических аминокислот не могут связываться небольшим связывающим карманом эластазы в отличие от меньших по размерам производных аминокислот, способных связываться и реагировать с химотрипсином. Однако, как обсуждалось в начале предыдущей главы, реакции с участием меньших по размеру субстратов характеризуются значительно меньшими значениями параметров йса1 и кса /Кж- Различить субстраты не составляет труда и в том случае, если между ними имеются существенные стереохимические различия. Как указывалось в конце гл. 2, при замене Ь-аминокислоты О-аминокис-лотой происходит такая перестановка двух групп у хирального атома углерода, что продуктивное связывание субстрата становится невозможным. [c.329]

Основная функция всех гемоглобинов одинакова, поэтому их можно рассматривать как изобелки. Следовательно, удвоение генов и последующие независимые мутации копий — это один из механизмов образования изобелков, в том числе изоферментов. Дальнейшее накопление мутаций в родственных генах ведет к еще большей дивергенции (расхождению) свойств соответствующих белков. Например, семейство родственных белков составляет группа протеолитических ферментов, включающая трипсин, химотрипсин, эластазу, тромбин, плазмин их называют сериновыми протеазами, поскольку они содержат в активном центре остаток серина, непосредственно участвующий в катализе. Механизм действия этих ферментов сходен, однако они различаются по субстратной специфичности и роли, которую выполняют в организме, поэтому название изоферменты к ним уже вряд ли применимо. Существуют и другие семейства протеаз аспартатные, цистеиновые и металлопротеиназы (содержат в активном центре аспарагиновую кислоту, или цистеин, или ион цинка соответственно). Все семейства вместе образуют суперсемейство протеаз. Продолжающееся накопление мутаций в конечном счете приводит к тому, что гены, возникшие в результате удвоения их общего предшественника, утрачивают признаки родства, а кодируемые ими белки имеют совершенно различные первичную структуру и функцию. Этот путь и ведет к увеличению количества и разнообразия генов при филогенезе. Удвоение генов и их дивергенция путем независимых мутаций составляют механизм дихотомической эволюции генов и соответствующих белков. [c.163]

Химотрипсин - не единственный фермент, инактивирующийся в присутствии ДИФФ. Множество других протеолитических ферментов, например трипсин, эластаза, тромбин, субтилизин, специфически реагируют с ДИФФ, полностью теряя при этом активность. Как и в случае химотрипсина, реакция этих ферментов с ДИФФ идет только по одному остатку серина. Отсюда и их общее название - сериновые протеиназы. ДИФФ вступает также в реакцию с остатком серина в ацетилхолинэстеразе - ферменте, играющем ключевую роль в передаче нервных импульсов в определенных синапсах. Как уже упоминалось в гл. 6, способность ДИФФ инактивировать ацетилхолинэстеразу лежит в основе его использования в инсектицидах и нервно-паралитических газах. [c.157]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология