Лизоцим механизм действия

Лизоцим — фермент бактериолитического действия. Иначе говоря, реакции, катализируемые лизоцимом, приводят к лизису (растворению) определенных бактериальных клеток. Поэтому изучение механизмов действия фермента, топографии его активного центра и кинетических особенносте реакций лизоцима целесообразно начать с описания структуры его специфического субстрата — пептидогликана (гликопептида или муреипа) бактериальной клеточной стенки. Сравнительно недавно постановка вопроса в таком виде звучала буквально фантастически, поскольку химическая структура гигантских макромолекул, образующих скелет клеточной стенки, была совершенно неизвестна. Однако благодаря работам большой группы исследователей, в первую очередь Солтона, Строминджера, Гуйсен, за последние 15—20 лет ситуация значительно изменилась, и к настоящему времени многие важные особенности структуры бактериальных клеточных стенок достаточно хорошо изучены. [c.139]

Поскольку индольная флуоресценция триптофана наиболее интенсивна среди природных аминокислот, она в основном ответственна за флуоресценцию большинства белков и находит различные применения в биологии и медицине, например в качестве пробы для выяснения структурных и конформационных изменений в белках, оценки совместимости антител в иммунологии и выяснения механизма действия ферментов [136, в, 15]. Примером, в частности, может служить гидролаза — лизоцим, содержащий шесть остатков триптофана, в том числе три, по-видимому, ассоциированы с активным участком. Присоединение субстрата приводит к голубому смещению в эмиссионном спектре на 10 нм, от 335 к 325 нм, сопровождающемуся повышением квантового выхода. Такое поведение интерпретируется как указание на взаимодействие между карбоксильными и индольными группами активного центра, которое исчезает при присоединении к субстрату [16]. [c.494]

Глава 7, Механизм действия ферментов лизоцим и карбоксипептидаза 132 [c.231]

В число наиболее известных гидролитических ферментов, для которых получены сведения о структуре и механизме действия, входят экзопептидаза карбоксипептидаза А (гл. 6), рибонуклеаза А (гл. 3) и лизоцим. В настоящей главе мы рассмотрим химию последнего. [c.238]

Этот вопрос остается в целом неразрешетшым, хотя недавно было выдвинуто нредположение [14, 15], что клетки грамотрица-тельных бактерий (в частности, Е. соИ) лизируются иод действием лизоцима только ири создании условий для осмотического шока бактерий, когда суспензию бактериальных клеток резко разбавляют в присутствии фермента. При этом лизоцим захватывается потоком воды через норы во внешней мембране внутрь клетки, и скорость лизиса возрастает в 50—100 раз. Не вдаваясь в детали предлагаемой гипотезы, можно тем не менее заключить, что сложность физического доступа лизоцима к своему специфическому субстрату — пеитидогликаиу — в составе бактериальной клеточной стенки может в известной стеиени мешать оценке действительной реакционной сиособности пептидогликана и выявлению истинной субстратной специфичности фермента. Этот фактор необходимо принимать во внимание при изучении кинетики и механизмов бактериолитического действия ферментов. [c.145]

Лизоцим считается одним из наиболее изученных ферментов, но это относится скорее к его химической структуре и физико-химическим свойствам, чем к механизму действия. [c.200]

Лизоцим в зависимости от условий кристаллизуется с образованием ряда полиморфных форм — тетрагональной, триклииной, моноклинной, орторомбической [29, 30]. Наиболее известна тетрагональная структура, с использованием которой и было получено большинство рентгеноструктурных данных. По мнению самого Филлипса [5], тетрагональная структура кристаллического лизоцима имеет один серьезный недостаток — молекулы фермента в ней подходят друг к другу особенно плотно и взаимодействуют в области участков Е и Р активного центра, что не позволяет наблюдать связывание сахаров с данными участками без разрушения кристаллов. Это, видимо, стимулировало изучение других кристаллических форм лизоцима [29—31], хотя и без особого успеха в выявлении новых деталей строения активного центра и механизма его действия. Более того, выяснилось, что триклигшый лизоцим еще менее пригоден в данном отношении для исследований, поскольку у него в кристаллической ячейке взаимно блокированы три участка активного центра — О, Е и Е [32, 33]. По предварительным данным, моноклинная и орторомбическая формы кристаллического лизоцима страдают тем же недостатком [34, 34а]. В настоян ее время надежды возлагаются на лизоцимы из других источников, такие как лизоцим из белка яиц черепахи [34], четвертичная структура которого практически идентична лизоциму из белка куриных яиц, но кристаллы содержат аномально большое количество воды. Возможно, и этом случае активный центр фермента будет более доступен для аналогов субстрата и эффекторов и соответствующий рснгеноструктурный анализ приведет к более определенным выводам о топографии связывающих участков активного центра. [c.154]

Ниже будут рассмотрены четыре различных гидролитических фермента (химотрипсин, рибонуклеаза, лизоцим и карбоксипепти-др.за А) их изучение может служить примером использования различных экспериментальных подходов с целью выяснения структурно-функциональных особенностей ферментов. Для каждого из этих ферментов установлена первичная структура, выяснена структура активного центра и механизм связывания субстрата. Кроме того, детально изучены каталитические свойства этих ферментов, и на основе полученных данных предсказан вероятный механизм действия каждого из них. [c.298]

Процесс поглощения антигена сопряжен с активацией внутриклеточных молекулярных механизмов, направленных на разрушение чужеродных агентов. Образовавшаяся в результате поглощения опсонизированного антигенного материала фагосома сливается в клетке с одной или несколькими лизосомами, образуя фаголизосому. В фаголизосоме бактериальные и другие антигены оказываются в резко кислой среде (pH 3,5-4,0), которая сама по себе обладает бактериостатическими и бактерицидными свойствами. Кроме того, в результате фагоцитоза происходит усиленное образование кислородпроизводных продуктов, которые крайне токсичны для бактерий. В процесс разрушения и активного переваривания бактерий обязательно включаются антимикробные пептиды (дефенсины и катионные белки), а также основные ферменты лизосом — ЛИЗОЦИ.М и кислые гидролазы. Совместное действие всех этих механизмов приводит к успешному разрушению чужеродных антигенов до биологически инертных низкомолекулярных соединений. [c.258]

Благодаря достижениям химии и физики в последние 25 лет многие гипотезы о структуре и механизме действия ферментов были уточнены и доказаны. Использование рентгеноструктурного анализа позволило совершить прорыв в этом направлении. Первым ферментом с установленной структурой стал лизоцим. [c.164]

Если при функционировании происходят структурные изменения, прежде всего необходимо выяснить, на каком структурном уровне они осуществляются и какие участки в них вовлечень . Можно подумать, что в случае окси- и дезоксигемоглобина (рис. 1.5) главное структурное изменение, сопровождающее оксигенацию, состоит в перестройке четвертичной структуры, но это не обязательно так. Кислород связывается с группами гема, расположенными вблизи участков контактирования четырех субъединиц белка. Но для того, чтобы произошло изменение четвертичной структуры, свойства остатков на поверхности должны быть как-то изменены. Действительно, когда кислород связывается с гемом гемоглобина, атом железа в геме сдвигается, что вызывает ряд небольших изменений третичной структуры, изменяющих поверхность субъединиц. Эти изменения не менее важны для понимания механизма кооперативного связывания кислорода гемоглобином, чем значительно более заметные изменения четвертичной структуры. Иногда в макромолекуле не происходит структурных перестроек при связывании с ней другой молекулы, но зато последняя претерпевает такие изменения. Прекрасным примером такого рода является связывание гексасахарида с молекулой фермента лизоцима. Как показано на рис. 1.12, один из участков связывания сахара в молекуле лизоцима не способен присоединять сахар в нормальной конформации кресла. Для того чтобы произошло такое связывание, сахарное кольцо должно деформироваться и перейти в форму полукресла, что энергетически не выгодно. Тем не менее этот переход осущестмяется, так как затрата энергии с лихвой компенсируется энергией связывания остальных молекул сахара. Грубо говоря, лизоцим способен использовать энергию связывания, сконцентрировав ее в одной точке углеводного комплекса. Это помогает разрыву связи С—О в одном из сахаров, что является частью механизма каталитического действия фермента. [c.34]

Существует предположение, что механизм ферментативной реакции, включающий образование кабоний-иона, действует в случае лизоци-ма — фермента, основная роль которого состоит в атаке и расщеплении полисахаридных цепей пептидогликанового слоя клеточных стенок бактерий [10]. Лизоцим содержится в качестве защитного агента в слёзной жидкости, в других выделениях организма и в очень больших количествах в яичном белке. Лизоцим из яичного белка был первым ферментом, у которого методом дифракции рентгеновских лучей была определена полная трехмерная структура [И]. [c.98]

Чтобы на основании всего сказанного не создалось впечатления, будто коферменты представляют собой особый род субстратов, отличающийся от остальных какими-то иными свойствами помимо того, что они крайне удобны для изучения фермент-субстратных комплексов, следует отметить, что имеются также и другие убедительные примеры образования этих промежуточных продуктов. Например, сопоставление данных рентгеноструктурного анализа с разрешением 2—3 А для карбокси-пептидазы А и ее комплекса с глицил-Ь-тирозином [38] показывает не только истинное расположение связанного пептида в гидрофобном кармане фермента, но и такие тонкие детали, как сдвиг остатка тирозина на 14 А по направлению к субстрату при образовании комплекса. Впечатляющим примером подобного исследования является рентгеноструктурный анализ лизоци-ма [39], коррелирующий с результатами изучения механизма его действия [40]. Здесь, как и в случае карбокси-пептидазы, структура свободного фермента и его комплекса исследована очень детально. [c.62]

Предложена гипотеза механизма каталитического действия лизоцима суть гипо-тезы состоит в следующем. Первое критическими группами для катализа являются неионизированная карбоксильная группа остатка глутамата-35 и карбоксилат-ион аспартата-52. Обе группы расположены на расстоянии около 3 A от гидролизуемой гликозидной связи, а именно связи между остатками D и Е гексамерного субстрата. Второе глутамат-35 отдает Н связи между С-1 кольца D и гликозидным атомом кислорода, что приводит к разрыву этой связи. С-1 кольца D становится положительно заряженным такая переходная форма называется ионом карбония. Третье ион карбония реагирует с ОН " -группой растворителя, а глутамат-35 присоединяет водород, возвращаясь в исходную протонированную форму. После того как продукты реакции удаляются от фермента в результате диффузии, лизоцим готов к новому каталитическо- [c.150]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология