Центры связывания меди

ЦЕНТРЫ СВЯЗЫВАНИЯ МЕДИ [c.416]

Конформация белка стабилизирует центры связывания меди. Тиоловые группы вряд ли могут быть единственными лигандами,, связывающими медь. Наиболее вероятным лигандом в этом отношении является имидазольный остаток гистидина. [c.417]

Очень часто присутствие того или иного нона металла или аннона (например, С1 ) оказывается необходимым для работы фермента. В ряде случаев ион металла связывается с ферментом в определенном центре на его поверхности или внутри молекулы. Влияние иона на катализируемую реакцию может быть обусловлено присутствием сильного электрического заряда. Некоторые ионы металла способны обратимо окисляться и восстанавливаться. Благодаря этому свойству железо, медь и кобальт входят в состав активных центров многих ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные процессы. Важное значение имеет также способность ионов металлов влиять на взаимную ориентацию разных участков молекулы белка или других макромолекул. Связывание иона металла может вызывать радикальные изменения в конформации молекулы (гл. 4, разд. В. 8.в). [c.156]

В отличие от карбоксипептидазы большая часть природных белков не содержит ионов металла в активном центре. Ионы металлов часто образуют с белками обратимые комплексы. Бычий сывороточный альбумин (БСА) связывает до 20 ионов переходных металлов на молекулу. В соответствии с данными фиг. 78 можно ожидать, что при физиологических pH происходит связывание с имидазолом или карбоксильными группами, расположенными благоприятно для образования комплексов, что, по-видимому, и имеет место в данном случае. Однако из фиг. 78 следует также, что единственная сульфгидрильная группа в БСА должна быть местом преимущественного связывания металла. Так, каждый третий ион меди, приходящийся на молекулу БСА, по-видимому, связывается с сульфгидрильной группой. На высокую специфичность связывания с ионами металлов указывает также возможность получения для целей рентгеноструктурного-анализа производных гемоглобина и миоглобина, содержащих тяжелые атомы. [c.414]

Связывание химически активного центра лиганда (например, маскирование ионом меди амино- и карбокси-групп а-ами-нокислот, в то время как другие группы остаются способными к химическим превращениям). [c.378]

Кроме железа и меди, комплексы с которыми хорошо изучены, белок способен связывать и многие другие многовалентные катионы. Цинк, хром, кобальт, марганец, кадмий, никель и галлий образуют комплексы такого же стехиометрического состава, как железо 9, 44, 64, 65]. Связывание хрома, марганца, кобальта и меди также сопровождается связыванием бикарбонат-иона [45]. Еще не исследовалось, участвует ли бикарбонат-ион в связывании других ионов металлов. Индий также способен связываться с трансферрином, однако еще не было показано, те ли же самые специфические центры принимают участие в связывании металла [66]. [c.343]

Многие металлопротеиды содержат особые металл-связывающие простетические группы, примером которых может служить порфириновая группа в гемоглобине (рис. 10-1). Иногда специфический центр связывания создается кластерами из карбоксильных, имидазольных или других групп. В качестве одного из лигандов в некоторых белках может выступать МН-группа пептидной связи, которая утратила протон. Небольшие пептиды реагируют с ионами Си +, образуя комплексы [30, 31] в некоторых из них ион меди ковалентно связан с азотом амидной группы [уравнение (4-38), стадия б]. [c.268]

Голубые медьсодержащие оксидазы являются необычными катализаторами в том отношения, что они могут восстанавливать оба атома молекулярного кислорода до Н2О. Этим они напоминают цитохромоксидазу (которая также содержит медь разд. Б, 5), но они не содержат железа. Оксидаза аскорбиновой кислоты из растительных тканей превращает аскорбат в дегидроаскорбат (дополнение 10-Ж). При добавлении к этому ферменту субстрата голубой цвет фермента блекнет, и можно показать, что медь в этом случае восстанавливается в (-1-1) "Состояние. Лакказа из сока японского лакового дерева или из гриба Polyporus катализирует такое же превраще-ни субстратов, как и тирозиназа, но продуктом вместо перекиси водорода является Н2О. У фермента из Polyporus, который в отличие от тирозиназы нечувствителен к СО, молярная экстинкция при 610 нм >1000. Было показано, что лакказа содержит но меньшей мере три типа ионов меди. Один имеет голубой цвет, как у молекулы типа азурина, и связывает кислород. Другой ион меди не имеет голубого цвета и, вероятно, служит центром связывания анионов — возможно, это необходимо для стабилизации образующейся на промежуточной стадии перекиси. Два других иона Си + образуют диамагнитную пару, которая служит двухэлектронным акцептором, получающим электроны от субстрата и затем передающим их на кислород, очевидно, с промежуточным образованием перекиси. [c.448]

Архитектура иммуноглобулина может служить основой для синтеза in vitro пептидов с заданными связывающими свойствами. Для теоретических и практических исследований может оказаться крайне полезным синтез in vitro полипептидной цепи с определенной специфичностью и сродством к данному соединению. Один из возможных путей может начаться с природной или синтетической области VlIVh без гипервариабельных петель в качестве остова. Путем включения подходящих последовательностей на место гипервариабельных сегментов можно затем сформировать специфичный центр связывания рассматриваемого лиганда без нарушения процесса свертывания и стабильности остова [498]. Пример Си —Zn -содержащей пероксид-дисмутазы [286] можно рассматривать как. природный прецедент этого метода пептидной инженерии. В этом случае геометрия координации атомов металла в активных центрах имеет очень много общего с соответствующими фрагментами кристаллических структур медь-имидазольных и цинк-имидазольных. комплексов [661]. Таким образом, обе основные особенности этогО фермента, структура иммуноглобулина и комплекс металла, могуг быть воспроизведены химиками-органиками. [c.246]

При анализе белковых структур, особенно для белков, требующих иона металла, возникают и другие факторы, осложняющие исследование. Хорошо известно, что при рентгеноструктурном анализе белков ошибки, связанные с различными стадиями структурного анализа, например с определением фазы, уточнением положения тяжелых атомов и т. д., могут приводить к искажению дифракционной картины в областях отрицательной электронной плотности расчетной карты Фурье в центрах нахождения атомов тяжелых металлов. Это явление было отмечено в ранних работах по исследованию структуры метмиоглобина кашалота [65]. Такие искажения картины электронной плотности могут значительно усложнить структурную интерпретацию этих областей. Действительно, Ба-насзак и др. [66] отмечали, что области отрицательной электронной плотности на карте Фурье метмиоглобина кашалота могут затруднить интерпретацию структурных свойств лигандов, координируемых в определенных условиях с ионами цинка и меди. Центры связывания тяжелых металлов в замещенных производных в этом случае близки к центрам связывания обоих этих ионов. Сходная ситуация может возникать для ферментов, активируемых металлом, при связывании каталитически активных металлов. [c.23]

Не решены также другие аспекты взаимодействия металлов с миотлобином. Среди них следует назвать взаимозависимость между очевидным максимальным числом центров связывания при нейтральных значениях pH (приблизительно 7 как для меди, так и для цинка) и присутствием 12 гистидиновых остатков в белке. Таким образом, некоторые имидазольные группы, по-видимому, недоступны для реакции с ионом металла, несмотря на то, что белок денатурируется, или по крайней мере они очень мало реак- [c.291]

Необычная способность металлсвязывающего центра трансферрина связывать и ионы меди, и ионы железа заслуживает обсуждения. При связывании меди окружение иона металла приобретает симметрию, очень близкую к аксиальной [76]. Небольшое отклонение от аксиальности явственно вытекающее из спектров ЭПР, снятых при 35° С, согласуется с оптической активностью, наблюдаемой Наги и Лерером [78]. В отличие от этого спектры ЭПР [55] и оптическая активность комплекса железа свидетельствуют о гораздо более низкой симметрии металлсвязывающего центра. По-видимому, лиганды, предоставляемые белком, обладают очень большой гибкостью, и этим объясняется легкая приспособляемость этого центра к иону металла. [c.348]

Гемоцианин в зависимости от биологического вида имеет различную молекулярную массу (у омара Мг = 825000) и состоит из большого числа белковых субъединиц (М,- от 25000 до 35000). Каждая субъединица имеет центры связывания кислорода. Эти центры представляют собой медьпротеино-вые комплексы кислорода. Эти центры представляют собой медьпротеиновые комплексы (биокластеры) с двумя ионами меди. Каждая такая пара связывает одну молекулу кислорода. [c.289]

Белковый комплекс, который пересекает внутреннюю митохондриальную мембрану, имеет мол. массу - 200 000 и состоит из семи различных субъединиц с мол. массой I) 40 000, II) 33 ООО, III) 22 000, IV) 14 500, V) 13000, VI) 12 700, VII) 4600. Субъединицы I, II II III исключительно гидрофобны. In situ субъединицы III, VI и VII располагаются на наружной поверхности мембраны, субъединица IV — на стороне, обращенной к матриксу, в то время как субъединицы I и V погружены в мембрану. Показано, что субъединица III входит в центр связывания цитохрома с. Ничего не известно о центре нековалентного связывания гема или меди. Ог, по-видимому, подходит к цитохромоксидазе со стороны митохондриального матрикса, а это означает, что гем отделен от цитохрома с всей толщиной мембраны. [c.492]

I и И1 предсказана на основании нуклеотидной последовательности соответствующих структурных генов митохондриальной ДНК (Ф. Сейгер и др.). Молекула цитохромоксидазы содержит, по-видимому, по одной копии большинства субъединиц. Биосинтез трех больших субъединиц (I—111) происходит в митохондриях, остальные субъединицы синтезируиугся в цитоплазме в виде предшественников с N-концевыми сигнальными последовательностями (от 2 ООО до 6 ООО), необходимыми для транспорта через мембрану. Детали процесса самосборки активного комплекса из отдельных субъединиц пока не выяснены. Считается общепризнанным, что субъединицы 1 и II участвуют в связывании простетических групп (гемов и ионов меди) и образовании 4 окислительно-восстановительных центров. Точная локализация простетических групп в апобелках затруднена, так как они ие связаны ковалентно с аминокислотными остатками этих белков и легко теряются при выделении субъединиц. [c.617]

Большой ускоряющий эффект орто-заместителя обусловливается его участием в координации с атомом меди с замыканием -хелатного цикла. Разрыв связей в медьсодержащем комплексе лиожно представить ионной, радикальной и синхронной схемами. На основании изучения реакций 1-амино-4-бр0мантрахинон-2-сульфокислоты и 1-бромантрахинона с аминами [327]. и 1-гала-генантрахинонов с аммиаком [328] при катализе соединениями неди предложен ион-радикальный механизм, предусматривающий образование аминильного радикала и ион-радикала субстрата внутри координационной сферы с последующим связыванием радикальных центров [c.111]

Наконец, в-чеФвертых, следует предостеречь от слишком поспешных выводов такого рода, поскольку активация, как и рН-эффекты, действительно может быть связана с пространственной блокадой. Она может объясняться просто удалением какой-то блокирующей группировки, скажем связанного ингибитора или одной из функциональных групп самого фермента, закрывающей активный центр и препятствующей тем самым образованию фермент-субстратного комплекса и каталитическому эффекту. Подобный механизм неконкурентного поведения весьма вероятен, особенно в случае фермента типа аскорбатоксидазы, когда в активный центр входит ион металла, играющий существенную роль как в каталитическом эффекте, так и в связывании субстрата. В подобном случае лиганд, связывающий ионы меди фермента, вполне может быть неконкурентным ингибитором, а другой лиганд, способный вытеснить первый, — неконкурентным активатором. Эти соображения не изменяют/синегмческой интерпретации, но влияют на выводы относительно химического механизма изучаемого процесса. [c.172]

Лредполагается, что в связывании принимает участие тирозин так, что молекула тестостерона располагается параллельно циклу тирозинового остатка, а группы СО или ОН тестостерона вступают во взаимодействие с фенольной группой. Степень специфичности при таких явлениях столь велика, что даже септические изомеры ингибиторов оказывают различное ингибирующее действие. Ионы металлов также присоединяются лишь к небольшому числу центров. Для сывороточного альбумина было найдено, что его молекула может связать восемь ионов кальция или магния или 16 ионов меди, причем энергия связывания каждого последующего иона меньше энергии связывания предыдущего, как это наблюдается в комплексных соединениях. Тот же белок может связать 24 молекулы фенилбутрата, 22 молекулы метилового оранжевого и т. д. [c.163]

К другим интересным аспектам связывания Си (II) с РНазой в отсутствие нуклеотидов относятся быстрое образование комплекса биуретового типа при pH выше 8 [отчасти это явствует из вытеснения Си (II) большого количества протонов при высоких значениях pH, рис. 7.8], взаимодействия между связывающими центрами [49, 50, 52] и связывания РНазой как свободного иона меди, так и моноацетатного комплекса меди [3]. Кроме того, было показано, что РНаза претерпевает значительное агрегирование в присутствии Си(II) при pH около 7 [54]. Условия, при которых происходит агрегация, позволяют предположить, что причина ее — образование межмолекулярных мостиков между группами связанный белок —СиОН [54]. [c.297]

Белки содержат множество функциональных групп, образующих комплексы с поливалентными катионами. В таком случае неудивительно, что эти катионы образуют ассоциаты с белками. Устойчивость таких комплексов во многих случаях удовлетворительно согласуется с предсказаниями, сделанными на основе данных по комплексообразованию с низкомолекулярными аналогами, при условии соответствующего учета свободной электростатической энергии, характеризующей ассоциацию с заряженной макромолекулой. О природе групп, принимающих участие в образовании комплексов, можно судить по зависимости константы ассоциации от pH и по спектроскопическим данным. Типичным примером подобного связывания катионов с белками является связывание ионов меди [925] и цинка [926] с сывороточным альбумином. В случае ферментов, как правило, наблюдается ингибирование следами тян елых металлов, если тиоль-ная группа цистеинового остатка образует часть каталитически активного центра, и это ингибирование в дальнейшем может быть использовано в качестве меры комплексообразования с участием этой тиольной группы. Например, фермент уреаза теряет половину своей активности в растворах,, содержащих 10-1° М свободного иона серебра, что, учитывая известное сродство низкомолекулярных меркаптанов к Ag+, вполне приемлемо [927].. [c.323]

Цитохромы, железо-серные центры и атомы меди способны переносить одновременно только один электрон. Между тем каждая молекула NADH отдает два электрона и каждая молекула О2 должна принять четыре электрона при образовании молекул воды. В электронтранспортной цепи имеется несколько электронсобирающих и электронраспределяющих участков, где согласовывается разница в числе электронов. Так, например, цитохромоксидазный комплекс принимает от молекул цитохрома с по отдельности четыре электрона и в конечном итоге передает их на одиу связанную молекулу О2, что ведет к образованию двух молекул воды. На промежуточных ступенях этого процесса два электрона, прежде чем перейти к участку, связывающему кислород, поступают в гем цитохрома а и связанный с белком атом меди, ua. В свою очередь участок связывания кислорода содержит еще один атом меди и гем цитохрома аз. Однако механизм образования двух молекул воды в результате взаимодействия связанной молекулы О2 с четырьмя протонами в точности не известен. [c.453]

Цитохромоксидазный комплекс принимает от цитохрома с четыре электрона (по одному) и передает их на одну молекулу связанного кислорода при этом образуются две молекулы воды. Как и в других ферментных комплексах дыхательной цепи, в каждой единице цитохромоксидазы имеется несколько переносчиков электронов. В цитохромоксидазе два электрона, перед тем как перейти к участку связывания кислорода, попадают в центры с низким окислительно-восстановительным потенциалом (гем цитохрома а и связанный с белком атом меди). Кислород связан с другим атомом меди и с гемом цитохрома а . Механизм взаимодействия связанного кислорода с четырьмя электронами и четырьмя протонами, приводящего к образованию двух молекул воды, пока не известен. [c.29]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология