Ацилирование активного центра

На стадии ацилирования происходит нуклеофильная атака карбонильного углерода субстрата обобщенным нуклеофилом активного центра 8ег-195... Н1з-57... Азр-102. В результате ацилирования активного центра происходит поворот остатка 8ег-195 вокруг С —Ср-связей, что сопровождается перемещением атома кислорода на- 2,5А. При этом имидазольная группа Н1з-57 перемещается в сторону растворителя [18]. В результате имидазольная группа Н13-57, будучи включенной в свободном ферменте (и, по-видимому, в комплексе Михаэлиса) в водородную связь с 8ег-195 (рис. 31), в ацилферменте предоставляет свой М атом для образования водородной связи с водой (рис. 32). В итоге активированная молекула воды приобретает способность эффективно атаковать карбонильный- углерод субстрата на стадии деацилирования. При этом образуется кислотный продукт гидролиза и регенерируется свободный фермент. Таков в общих чертах химический механизм гидролитического действия химотрипсина. [c.131]

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]

Изложенное выше, по-видимому, применимо и к отщеплению продуктов ферментативной реакции из связи с активным центром и регенерации свободного фермента. Видимо, и в этом случае происходит последовательный разрыв связей, в ходе которого может освобождаться функциональная группа активного центра, способная к реакции с ингибитором (например, гидроксил серина). Другие группировки, оказывающие влияние на реакционноспособность этой группы, могут оказаться в момент реакции с ингибитором еще занятыми. Очевидно, что при этом фосфорорганический ингибитор будет реагировать с ферментом с иной скоростью, чем при полностью свободном активном центре. Такое явление особенно должно сказываться на кинетике ингибирования при концентрациях субстрата, значительно превышающих величину константы Михаэлиса, т. е. тогда, когда активные центры насыщены молекулами субстрата и для реакции с фосфорорганическим ингибитором доступны лишь те, которые освобождаются в ходе ферментативной реакции. При этом, естественно, скорость ингибирования фермента будет зависеть от соотношения констант скорости к+х (реакция с субстратом) и к1 (реакция с ингибитором). Это соотношение будет неизменным, если реакция идет с полностью свободным активным центром. Оно будет изменяться (при избытке субстрата), если ингибитор будет взаимодействовать с неполностью освобожденным активным центром. Если эти соображения выразить языком кинетики, то можно получить уравнение, вполне аналогичное уравнению (Х.8). Для этого достаточно считать, что с ингибитором реагирует не ацилированный фермент, а продукт его превращения, в котором гидроксил серина уже свободен, но фермент еще не принял исходного структурного состояния. Такое предположение в равной мере объясняет различие соотношения констант скорости ингибирования в отсутствие и в присутствии субстрата для разных по структуре ингибиторов. [c.231]

В реакциях ацилирования активным центром является карбонильный углерод, несущий положительный заряд. [c.73]

Как уже указывалось, в результате сорбции субстрата на ферменте субстратный карбонил оказывается расположенным вблизи нуклеофила активного центра (см. рис. 33). На стадии ацилирования головная группа ферментного нуклеофила — это гидроксил 5ег-195, взаимодействующий с имидазольной группой Н1з-57. Не исключено, что в реакции принимает участие карбоксильная группа Азр-102 (см. рис. 31) и все эти группы образуют систему с эстафетной передачей заряда [19, 37] [c.157]

Первая стадия реакции представляет собой ацилирование активного центра, приводящее к образованию стабильного и нереакционноспособного ацилфермента, при этом ацильная группа блокирует активный центр. Ферментативная реакция протекает при взаимодействии фермента с субстратом (вторая стадия). [c.76]

Рентгеноструктурные исследования показали, что помимо серина-195 в активный центр входят также остатки гистидина (Н1з-57) и аспарагиновой кислоты (А5р-102). Другой остаток гистидина (Н1з-40) не участвует в катализе. Фермент обладает специфичностью к ароматическим аминокислотам. Эфиры ароматических аминокислот — хорошие субстраты этого фермента, и для большинства кинетических исследований в качестве субстратов использовались такие эфиры. Фермент расщепляет пептиды, освобождая карбоксильную группу ароматических аминокислот. После образования комплекса Михаэлиса единственный реакционноспособный 5ег-195 вначале ацилируется, образуя ацилферментное промежуточное соединение с субстратом. Превращение комплекса Михаэлиса в ацилфермент происходит сначала путем образования тетраэдрического интермедиата (разд. 4.4.1), и наконец происходит гидролиз ацилфермента при атаке молекулой воды, так что ацилированный продукт обычно не накапливается. [c.220]

Для механизма (4.10) ацилфермент является промежуточным соединением в механизме катализа, в случае схемы (4.11) происходит специфическое ингибирующее ацилирование активного центра. [c.76]

Ацилирование активного центра [c.78]

Ацилирование активного центра. Для схемы (2.62) кинетику реакции описывает система уравнений [c.142]

Ацилирование химотрипсина метиловыми эфирами а - -ацилзаме-щенных-/,-аминокислот. Характеристикой собственной (внутренней) реакционной способности составного нуклеофила активного центра будем считать константу скорости для некоторой модельной реакции, в которой боковые группы субстрата не принимают участия в сорбции на белке. Для того чтобы найти эту величину, проанализируем, как влияет изменение структуры отдельных субстратных фрагментов на общую скорость образорания ацилфермента [c.158]

Подавление процесса. Поскольку термораспад ряда технически важных полимерных материалов (полиметилметакрилат, полиформальдегид) происходит в результате протекания Д., разработка методов подавления или снижения скорости этой реакции имеет большое значение. В настоящее время существуют три метода снижения скорости Д. 1) введение в полимерную цепочку звеньев, отщепление к-рых требует значительно более высокой энергии активации, чем отщепление основных звеньев (сополимеризация метилметакрилата с акрилонитрилом, сополимеризация формальдегида с виниловыми мономерами) 2) блокирование концевых групп, ответственных за инициирование Д., напр, ацилирование концевых гидроксильных групп полиметиленоксида 3) введение в полимер соединений (термостабилизаторов), способных реагировать с активными центрами, ответственными за деполимеризацию, с образованием неактивных продуктов. Все эти методы нашли широкое применение для стабилизации полиформальдегида. [c.340]

Многие из исследованных Э. содержат в активном центре гидроксильную группу серина, а также имида-зольный остаток гистидина, образующий с ОН-груп-пой серина водородную связь. Механизм каталитич. действия таких Э. состоит в первоначальном образовании высокореакционноспособного комплекса фермент — субстрат, отщеплении от комплекса молекулы спирта с образованием ацилированного по ОН-группе серина фермента и последующего гидролиза ацил-Э. с выделением карбоновой к-ты и регенерацией Э. [c.511]

Роль фермента в облегчении протекания реакции лучше видна на восьмистадийной диаграмме, изображенной на рис. 21-18. Первые четыре стадии соответствуют ацилированию фермента, которое описывается уравнением (21-2), а последние четыре-деацилированию, согласно уравнению (21-3). Помимо важного радикала серина в активном центре серинопро-теазы также имеются радикалы гистидина и аспарагиновой кислоты, которые принимают непосредственное участие в каталитическом механизме. До взаимодействия с цепью субстрата серии связан водородной связью с гистидином, который другой стороной своего пятичленного кольца связан водородной связью с аспарагиновой кислотой (стадия 1). На стадии [c.320]

Последующее химическое превращение сорбированной молекулы субстрата Идет через промежуточное образование ковалентного соединения, представляющего собой фермент, ацилированный по активному центру. Некоторые промежуточные ацилферменты были выделены в чистом виде [2, 7], и их образование в процессе гидролиза сложноэфирных субстратов получило подтверждение также спектрофотометриче- [c.128]

Те же закономерности характеризуют также и кинетику гидролиза химотрипсином специфических аминокислотных субстратов как на стадии ацилирования, так деацилирования [21, 113]. Пространственное взаимоотношение сорбционной и каталитической областей в активном центре нашло отражение также и в эффективности комплексообразования с химотрипсином бифункциональных ингибиторов, алкил- и фенилалкилборных кислот [114, 115]. [c.150]

Из уравнения (10.13) видно, что рН-зависимость скорости ферментативной реакции, протекающей по трехстадийной схеме, в общем случае будет различной в зависимости от соотношения констант скоростей стадий ацилирования и деацилирования (йа/ з). С другой стороны, рН-зависимость константы скорости второго порядка кат/-/(т(каж), кнк И ДЛЯ двухстадийной схемы (10.1), определяется только константами диссоциации ионогенных групп активного центра свободного фермента Ка и Кь), контролирующих дальнейшее превращение фермент-субстратного комплекса. [c.223]

Объяснение начального всплеска состоит в том, что реакция включает ацилирование фермента схема 26 . Ацилирование блокирует нуклеофильную группу активного центра, поэтому фермент остается неактивным, пока образовавшийся ацилфермент (30) не гидролизуется. Если вторая стадия реакции является скоростьолре-деляющей, первоначальная атака сложного эфира свободным ферментом может привести к быстрому замещению АгО , но последующая стадия протекает с меньшей скоростью. Этот механизм постулирует, что концентрация м-ни.трофеноксида, образовавшегося в начальном всплеске реакции, будет равна концентрации [c.483]

КИМ реакциям химотрипсина. Ацилирование, а тзкже алкилирование иодуксусной кислотой зависят от групп с кажущимися рКз 4,2 и 8,2 (колоколообразный профиль зависимости от pH), в то время как дезацилирование зависит только от остатка с рКа около 4. Возникает обоснованное и в этом случае справедливое заключение, что группа с больщим р/Са представляет собой Н5-группу остатка цистеина активного центра, который в процессе реакции ацилируется и поэтому отсутствует в ацилфер-менте. [c.499]

Наиболее изученным ферментом семейства сериновых протеаз является химотрипсин. Реакции гидролиза, катализируемые этим ферментом, включают по крайней мере три кинетически различимые стадии [уравнение (6.8)]. На первой стадии, про-текаюш,ей с очень высокой (контролируемой диффузией) скоростью, образуется нековалентный фермент-субстратный комплекс. На второй стадии (стадии ацилирования) ацильная группа субстрата переносится на гидроксил серина, входящего в активный центр фермента, с одновременным выделением первого продукта (Pi) — аминной части амидного субстрата. Вслед за этим происходит гидролиз промежуточного ацилфермента с регенерацией свободного фермента и выделением карбоновой кислоты— второго продукта реакции гидролиза (Рг) [c.142]

Механизм действия сульфгидрильных протеаз — папаина, фпцина и бромелаина — принципиально аналогичен изображенному на рис. 6.3. В роли акцептора ацильной группы здесь выступает сульфгидрильная группа входящего в состав активного центра остатка цистеина. Об этом свидетельствуют данные, полученные при изучении действия химических ингибиторов и рН-зависимости каталитической реакции (группа с р/Са 8,4 появляется на стадии ацилирования, а не на стадии деацилирования), а также тот факт, что методами спектроскопии в ацил-ферменте была обнаружена сложная тиоэфирная связь. При замене воды на оксид дейтерия катализируемые папаином реакции проявляют значительный кинетический изотопный эффект следовательно, лимитирующей стадией является перенос протона. О химической природе группы, выступающей в роли общего основного катализатора, мы уже говорили выше. Поскольку сложные тиоэфиры легче взаимодействуют с аминами, чем с кислородными сложными эфирами, папаин является лучшим катализатором реакции транспептидации по сравнению с химотрип-сином. [c.146]

Так, у эстераз и эстеролитически активных протеиназ определено наличие в активном центре функционального остатка Сер, который подвергается ацилированию на промежуточной стадии процесса. Активный серил фигурирует в псевдохолинэсте-разе, фосфоглюкомутазе, в химотрипсине и трипсине и в ряде других ферментов. На рис. 6.7 изображена схема связывания субстрата ацетилхо-лина ацетилхолинэстеразой (АХЭ) и схема ингибирования ее активности при высокой концентрации субстрата [32]. В эсте-разный участок АХЭ входят нуклеофильная группа V и смежная с ней диссоциирующая кислотная Рис. 6.9. Схема действия креатинкиназы. группа НХ. Ацильный ос- Переходное состояние, [c.375]

Стадию расщепления пептидной связи называют также стадией ацилирования, поскольку активный центр фермента оказывается блокированным ацильной группой субстрата. Следую- Щая стадия — стадия деацилирования — осуществляется в при- сутствии молекулы воды, которая занимает место ушедшего аминного продукта. [c.347]

Направленная биоспецифическая модификация по точному адресу , так называемое аффинное мечение . Широко известно, например, применение субстратоподобных агентов для химического исследования природы и локализации активного центра ферментов или иных систем. Как биос№цифическую модификацию можно рассматривать и некоторые процессы модификации белков, такие, как фосфорилирование, ацилирование, гликозилирование, метилирование, протекающие в клетке с участием соответствующих ферментов. [c.160]

Схема каталитического процесса приведена на рисунке 101. Ключевым элементом является перенос протона от Ser-195 к His-57. Одновременно происходит атака атомом кислорода серина карбонильного атома углерода субстрата с образованием сначала промежуточного тетраэдрического соединения (1), а затем ацилфер-мента (2). На следующей стадии происходит деацилирование. Молекула воды занимает в активном центре место ушедшего аминного продукта (3). Протон от молекулы воды поступает в систему переноса заряда, а ион ОН одновременно атакует карбонильный атом углерода ацильной группы ацилфермеита. Как и на стадии ацилирования, образуется промежуточное тетраэдрическое соединение (4). Затем His-57 поставляет протон атому кислорода Ser-195, в результате чего освобождается ацильный продукт ои диффундирует в раствор, а фермент возвращается в исходное состояние. [c.199]

Даже этот механизм является упрощенным, так как имеются данные [17], что ацилируется не какая-то основная группа В, но соседняя с кислотной группа, которая, возможно, является гидроксильной группой серина. Тем не менее она является той основной группой, которая осуществляет нуклеофильную атаку. Следующая стадия — гидролиз ацилированного энзима эта стадия снова может включать иущ-иульный механизм , осуществляемый основной и кислотной группами активного центра энзима. [c.324]

Представляется, что наблюдаемые в эксперименте данные о зависимости скорости необратимого ингибирования от концентрации субстрата (в особенности при весьма малых и больших концентрациях субстрата) могут быть объяснены, даже если не приурочивать одну из реакций с ингибитором к ацилированному ферменту. Качественно такой же результат можно получить, если исходить из того, что в ходе каталитического процесса активная поверхность фермента претерпевает гораздо больше последовательных превращений, а не три условно записанные в схеме. В частности вряд ли при столкновении субстрата с ферментом одномоментно возникают три или четыре связи, необходимые для образования комплекса Е5. Это было бы равнозначно протеканию реакции третьегоили четвертого порядков, что практически невозможно. Следовательно, нетрудно представить, что при образовании с субстратом части связей, а это особенно вероятно при малых концентрациях субстрата, сохраняется возможность взаимодействия ингибитора с оставшимися свободными функциональными группами активного центра. [c.230]

Химотрипсин является представителем ферментов, относящихся к классу сериновых протеиназ или эстераз [8]. Этот класс объединяет такие ферменты, в активном центре которых находится активированная оксиметильная группа серина. Реакция химотрипсина с низкомолекулярными эфирами и амидами является двухстадийным процессом (так называемая реакция двойного замещения). На первой стадии субстрат после предварительного связывания с ферментом аиилирует активный центр. На второй стадии ацилированный фермент сольволизуется [c.241]

На следующем этапе связь С— О разрывается, холин и водород эстеразного пункта энзима уходят в раствор. Одновременно между карбонильным углеродом ацетилхолина и нуклеофильной группой холинэстеразы устанавливается ковалентная связь и образуется ацилированный энзим (рис. 1, Б). Если холинэстераза ацилирована уксусной кислотой, то нри взаимодействии с водой легко идет гидролиз. Гидроксил воды присоединяется к кислоте, которая уходит в раствор, а протон присоединяется к эстеразному пункту энзима, возмещая водород, который ушел с холином (рис. 1, В ж 1, Г). В результате остается интактная активная холинэсте-раза, готовая к взаимодействию со следующей молекулой субстрата. За одну секунду один активный центр ложной холинэстеразы может расщепить таким образом 60000 молекул ацетилхолина, истинной — 300 ООО (таково число оборотов для этих энзимов при оптимальных условиях). [c.404]

Ацилированные производные ферментов, найденные в реакциях, катализируемых пептидазами и эстеразами, вероятно, во всех случаях содержат ацил, связанный эфирный связью с гидроксилом серина или с сульфгид-рильной группой. Это не удивительно, поскольку и анион гидроксила серина, и сульфгидрильный анион являются сильными нуклеофильными агентами. Но, поскольку наличие имидазольных групп в активных центрах этих ферментов доказано независимыми методами, механизм каталитического действия имидазола должен быть ка-ким-то иным. Этот механизм, по-видимому, основан на [c.104]

Первая стадия реакции представляет собой ацилирование с выбросом в раствор спиртовой (фенольной) компоненты субстрата и переносом ацильной группы в активный центр фермента. [c.76]

Цис- и гранс-изомеры ацилферментов коричной и нитрокорич-ной кислот были выделены в индивидуальном виде, изучены их спектральные характеристики, процесс чис-гранс-фотоизомеризацйи циниамоильных групп в активном центре химотрипсина, исследована кинетика гидролиза.с образованием активного катализатора. В табл. 11 приведены кинетические характеристики цис и грамс-изомеров субстратов в реакции ацилирования (k2/Ks) и деацилирования образующихся ацилферментов. Видно, что гранс-стереоизомеры в 10 —10 раз более реакционноспособны, чем соответствующие цыс-формы. [c.85]

Имидазольная группировка входит в активные центры таких ферментов, как холинэстераза, рибонуклеаза, трипсин, хи-мотрипсин и др. Особенной способностью к присоединениям обладает атом N3 имидазольной группировки, что приводит к ее ацилированию и фосфорилированию с образованием неустойчивых Ы-ацил- и Ы-фосфорилпроизводных в качестве промежуточных веществ при ферментативных превращениях. Однако несомненно, что строение активного центра в целом непосредственно связано с вторичной и третичной структурой бел- [c.217]