Эластазы связывание

Лг 4 % 2 Рис. 10.8. Подцентру связывания эластазы. [c.316]

Будучи сходными по структуре и механизму действия, эти ферменты поразительным образом различаются по специфичности. Субстрат химотрипсина должен иметь ароматическую или большую неполярную боковую цепь. Для трипсина требуется субстрат, содержащий лизин или аргинин. Ни один из этих субстратов не пригоден для эластазы, проявляющей специфичность в отношении небольших незаряженных боковых цепей. Как показал рентгеноструктурный анализ, эта разница в специфичности рассматриваемых ферментов обусловлена очень небольшими структурными различиями участков связывания субстрата (рис. 8.22), В химотрипсине ароматические [c.161]

До сих пор ничего не говорилось о специфичности ферментов. Если трипсин, химотрипсин и эластаза обладают идентичным каталитическим механизмом, то чем они отличаются друг от друга Ответ заключается в том, что они селективны к характеру боковой цепи, следующей за той, в которой они разрывают пептидную связь. В уравнениях (21-1)-(21-3) соответствующие радикалы обозначены К и находятся непосредственно перед карбонильной группой связи, подлежащей разрыву. Каждый из трех рассматриваемых ферментов имеет на своей поверхности карман специфичности , в который входит указанный радикал при связывании субстрата. Этот карман специфичности в трипсине длинный и глубокий, с отрицательным зарядом на дне от ионизованной аспарагиновой кислоты (рис. 21-19, а). Благодаря этому трипсин благоприятствует разрыву белковой пептидной цепи по связи, следующей за положительно заряженными радикалами лизина или аргинина. В химотри тсине карман специфичности шире (рис. 21-19, б) и образован исключительно гидрофобными радикалами, поэтому химотрипсин благоприятствует разрыву пептидной связи, следующей за объемистым ароматическим радикалом, как, например, [c.322]

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]

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]

В эластазе остатки валина и треонина, входящие в состав субстратсвязывающего центра, допускают связывание остатков аминокислот только с небольшими боковыми цепями, например, как у глицина. Поэтому эластаза ускоряет гидролиз пептидных связей, образованных карбоксильными группами глицина и аланина. [c.38]

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]

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]

Рис. 1.12. Строение карманов у химотрипсина (вверху, показано связывание М-формил-Ь-триптофана) и эластазы (внизу, показано связывание М-формил-Ь-аланина). Строение кармана у трипсина практически такое же, как и у химотрипсина, за исключением того, что остаток 189 в трипсине — это аспартат, предназначенный для связывания положительно заряженных боковых цепей аминокислот. Показаны водородные связи между субстратом и полипептидным остовом фермента.

Наиболее четкие данные об использовании энергии связывания в катализе получены при кинетических исследованиях сериновых протеаз. Напомним (гл. 1), что эти ферменты имеют ряд подцентров для связывания аминокислотных остатков полипептидных субстратов. Из табл. 10.1 видно, что, когда больщие по размеру группы занимают в химотрипсине центр связывания уходящей группы, их энергия связывания используется для увеличения кш/Кк. К увеличению k ax/Кж приводит и удлинение полипептидной цепи субстратов эластазы. Интересно отметить, что в приведенных примерах энергия связывания добавочных групп не понижает /См, т. е. используется не для связывания субстрата, а для увеличения at- [c.297]

Несмотря на то что на основании данных стационарной кинетики, сравнивая кс 1 и /См, различить механизмы деформации и индуцированного соответствия невозможно, иногда удается получить дополнительную информацию, позволяющую сделать выбор между этими двумя механизмами. Одним из характерных примеров такого рода является исследование эластазы [20]. Параметр к г для гидролиза A ProAlaProAla-NH2 в сотни раз больше, чем для гидролиза АсА1аРгоА1а-ЫН2 (табл. 10.1). Объяснить это различие непродуктивным связыванием не удается, [c.316]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология