Имидазол (1шН) и гистидин

Следует напомнить об известных трудностях идентификации функциональных групп активных центров ферментов по величинам рК, полученным из изучения зависимости скорости реакции от pH. Во-первых, одна и та же группировка в белках разного строения может иметь неодинаковое значение рК из-за влияния соседних групп. Некоторую помощь в этом случае может оказать измерение теплоты диссоциации ионогенных групп, рассчитываемой по измерениям температурной зависимости рК. К сожалению, для холинэстераз эти термодинамические константы достаточно надежно не измерены. Согласно данным Шукудза и Шинода [122], теплоты диссоциации основной группировки ацетилхолинэстеразы эритроцитов и холинэстеразы сыворотки крови человека составляют соответственно 8,5 и 6,5 ккал1моль. Эти величины выше или ниже найденной для диссоциации имидазольной группы гистидина в других белках (6,9—7,5 ккал моль [123]). Если признать, что в обеих холинэсте-разах в качестве основной группировки активного центра выступает имидазол гистидина, то трудно понять столь существенное различие в величинах теплот диссоциации. Во-вторых, даже если измерение активности фермента при разных pH рассматривать в качестве своеобразного титрования функциональных групп активного центра, то полученные результаты нельзя безапелляционно считать отражением прямого участия этих групп в каталитическом акте. Можно представить, что ионы Н и ОН -среды выполняют свою функцию, вызывая не только протонизацию или депротонизацию функциональных групп активного центра, но также и более общую функцию создания и поддержания специфической для каждого фермента третичной структуры. Можно думать, что в создании третичной структуры фермента большую роль играют ионные связи между такими группировками, которые расположены вне активного центра и непосредственно не участвуют в реакции с субстратом. Такие ионогенные группировки при взаимодействии могут сближать друг с другом (или наоборот удалять друг от друга) определенные функциональные группы белка, которые непосредственно участвуют в каталитическом акте. Внешне эта непрямая роль кислотно-основных группировок фермента будет отражаться в форме обычной зависимости кинетических констант (и, V, Кт) от pH, но по существу такая зависимость не дает оснований для решения вопроса, является ли она следствием влияния pH на конформацию белка в районе активного центра или диссоциацию группировки, прямо участвующей в реакции с субстратами. [c.184]

Имидазол, гистидин, гистамин. Пуриновые основания аденин, гуанин. Пиримидиновые основания тимин, урацил, цитозин. [c.249]

Пространство, занимаемое малыми лигандами, такими, как кислород, вода, азид-ион и СО, граничит с железопорфирином и четырьмя аминокислотами, а именно с дистальными гистидином Е7, Валином Е11, фенилаланином D1 и лейцином G8 (или лейцином В10 в миоглобине) см., например, работы [8, 172]. Последние три из названных аминокислот имеют гидрофобные боковые цепи и находятся в контакте с периферией порфиринового кольца. С другой стороны, имидазол гистидина относится к гидрофильным остаткам и соприкасается с порфирином, хотя и находится в непосредственной близости от оси Fe—X. Имидазол расположен почти перпендикулярно плоскости гема, и один из атомов азота находится на расстоянии 380 пм от плоскости гема и на расстоянии 170 пм от перпендикуляра к плоскости, проходящего через атом железа. Второй атом азота имидазола находится на поверхности белка. Первый из атомов азота образует водородные связи с молекулой воды и азид-ионом в координационной сфере комплексов Fe(III) гемоглобина и миоглобина [171, 211, 232], как это показано на структурных схемах II и III [c.159]

Из результатов исследования рН-зависимости действия холинэстераз следует, что активность ферментов связана с функциями группировки, рк которой составляет 8,5—10. К таким группировкам может быть отнесен гидроксил тирозина (см. стр. 112). Однако каких-либо прямых доказательств участия гидроксила тирозина (как впрочем и имидазола гистидина) в каталитическом действии холинэстераз нет. Вместе с тем не подлежит сомнению тот факт, что в образовании фермент-субстратного-комплекса ацетилхолин — холинэстераза участвуют в качестве обязательных не менее трех связей. Поэтому во всех современных схемах механизма действия холинэстераз фигурируют гидроксил серина, связанный с имидазолом гистидина,— в качестве постулированной Уилсоном нуклеофильной группировки эстеразного центра ионизированная карбоксильная группа — в качестве анионного центра в некоторых схемах гидроксил тирозина — в качестве кислотной группы эстеразного центра [16, 18, 141, 156]. [c.238]

Производные имидазола гистидин. [c.303]

Результаты исследования влияния pH на кинетику действия холинэстераз послужили основанием для формулирования первых схем механизма действия этих ферментов с участием имидазола гистидина. В ходе дальнейших исследований эти схемы уточнялись и совершенствовались. [c.183]

Доказательства участия имидазола гистидина в работе активного центра эстераз широко обсуждаются в обзорах и экспериментальных работах [16, 17, 156], однако в настоящее время вряд ли есть основания для окончательных выводов. [c.216]

Наиболее эффективным из основных катализаторов является имидазол гистидина — распространенный компонент активного центра ферментов. Типичный механизм нуклеофильного катализа — атака молекулой катализатора карбоксильного атома углерода с образованием цвиттериона и последующим разрывом молекулы субстрата. [c.117]

Известен ряд нуклеофильных соединений, весьма эффективных в качестве основных катализаторов. Наиболее известным из них является имидазол. Имидазол гистидина — наиболее распространенный компонент активного центра ферментов гидролиза и многих других процессов. Каталитические функции имидазола подробно рассматриваются в 3 этой главы, где и приведены соответствующие механизмы реакций. [c.22]

I На основании этих данных достаточно вероятным представляется следующий механизм реакции. Во-первых, имидазол гистидина может активировать гидроксильную группу при гексозы, прочно связанной белком. Как и при активации серина, это происходит по механизму обобщенного основного катализа. В данном случае речь идет об индуцированной имидазолом нуклеофильной атаке на фосфорил АТР. Отрицательный заряд фосфорильных групп частично компенсируется кофактором — ионами магния, что способствует данной реакции и приводит к разрыву Р—0-связи. Образовавшийся продукт реакции про-тонируется водородом от 5Н-группы цистеина. Сказанное отвечает следующей расстановке молекул перед актом катализа [c.167]

На стадии ацилирования нуклеофильным агентом выступает гидроксильная группа серина-195. Высокая реакционная способность этой группы достигается за счет ее поляризации с образованием водородной связи с имидазольной группой гистидина-57, который, в свою очередь, поляризуется избыточной электронной плотностью, возникающей на ионизованном состоянии карбоксильной фуппы аспарагиновой кислоты-102 (либо образованием водородной связи) (см. рис. 2.37), Система сопряженных водородных связей существенно увеличивает реакционную способность гидроксильной группы серина, В ацилферменте по аналогичному механизму увеличивается нуклеофильная реакционная способность воды, которая образует водородную связь с имидазолом гистидина-57 (рис. 2.38), [c.158]

Согласно представлениям, которые сложились в гомогенном катализе, к каталитически активным радикалам бёлка относятся нуклеофильные группы (такие как имидазол гистидина, оксигруппы серина или тирозина, тиоловые группы цистеина, е-аминогруппы лизина, ионизованные карбоксилы аспарагиновой и глутаминовой кислот и др.) и электрофилы (ион имидазолия, неионизованные карбоксильные группы, ионы металлов и т. п.). В первичной структуре молекулы фермента группы активного центра обычно удалены друг от друга (см. рис. 1). Однако в третичной структуре аминокислотные остатки, принимающие участие в катализе, некоторым образом фиксированы [c.17]

N-имидазол гистидина, 8-сульфиданион цистеина, L-слабо связанный лиганд (Met, Asp, Glu) [c.358]

О,, = Н5(02)4, Такой механизм оксигенации объясняет У-образную форму кривой насыгцеоля Г. кислородом (рис. 1). При изменепии парциального давления кислорода оксиге.моглобин разлагается иа Г. и молекулярный кислород. Предполагают, что нри оксигенации одна из дополнительных связей железа с имидазолами гистидина в глобине разрхэгвается при этом возникает связь между железсм и молекулярным кислородом. Так, если в Г. из 32 остатков [c.419]

Обратимое связывание кислорода гемоглобинами и миоглоби-нами включает реакцию кислорода с пентакоординационным желе-зо(П)порфирииовым комплексом, в котором аксиальным лигандом является имидазол гистидина Р7, с образованием комплекса с шестью лигандами [109, 162, 169]. Кислород, таким образом, занимает вакантное место в координационной сфере железа. Пен-такоординационный комплекс Ре(П) находится в высокоспиновом (ионном) состоянии и имеет четыре неспаренных электрона, тогда как кислородный аддукт является низкоспиновым (ковалентным) и диамагнитным соединением. Поскольку кислород также имеет два неспаренных электрона, то реакция сопровождается одновременным спариванием шести спинов. Это, несомненно, самое большое изменение спинового состояния, которое известно для какой бы то ни было реакции. К другим лигандам, которые могут реагировать таким же способом, относятся СО, имидазол, изоцианиды, СМ и др. (см. [8]). [c.151]

Все гидропероксидазы в покоящемся состоянии, т. е. в присутствии воздуха и воды и в отсутствие перекиси водорода, содержат Fe(lII). Анализ спектров поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях показывает, что белок предоставляет в качестве лиганда имидазол гистидина в случае пероксидаз (как в миоглобине и [c.201]

На поверхности молекулы расположены главным образом аминокислотные остатки, содержащие полярные группы. Внутри молекулы, напротив, преобладают неполярные остатки. Расстояние между атомами соседних остатков равно сумме вандерваальсовых радиусов. Полярные группы, расположенные на поверхности, связывают воду, внутри же молекула миоглобина воды не содержит. Некоторые боковые группы аминокислот образуют внутримолекулярные водородные связи, не принимающие участия в стабилизации а-спирали к ним относятся боковые цепи серина, треонина и тирозина, связанные с пептидной карбонильной группой ЫН-группа имидазола гистидина, образующего связь с железом гема, также связана с пептидной карбонильной группой боковая цепочка одного из остатков аргинина связана с пропионовой кислотой порфирина. По-видимому, некоторые карбонильные группы участвуют в так называемых вилочных водородных связях, образуя одну из связей в а-спирали, а другую — с боковой цепью какого-либо остатка, например серина. [c.265]

По соседству с анионным пунктом, на расстоянии 4—5А, расположен эстеразный пункт, на котором и осуществляется процесс гидролиза. Он представляет собой более сложное образование. Известно, что центральную роль в нем играет гидроксил серина. В непосредственной близости от гидроксила серина, возможно за счет третичной структуры белковой молекулы, находится группировка, которая активирует этот весьма инертный гидроксил и тем самым способствует его ацилировапию. Такой группировкой может быть имидазол, гистидина [1]. [c.322]

В состав активного центра ферментов входят кислотные или основные группы, находящиеся в необходимом для данного типа реакции состоянии ионизации. В состав каталитических центров большинства изученных ферментов в различном сочетании входят имидазол гистидина, флавины, тиоловая группа цис еина, карбоксильные группы аспарагиновой и глутаминовой кислот, спиртовая группа серина, пиродоксалевая группа и некоторые другие группы. [c.499]

Пенициллины G и V, 6-аминопенициллановая кислота (имидазол, гистидин, гистамин, карнозин, ОН--ионы) [c.191]

Несмотря на то, что кислотные красители представляют собой органические соединения с молекулярным весом порядка нескольких сотен, они являются сильными кислотами, так как в их молекулах обычно имеется от одной до трех сульфогрупп. Величина Кп для многих из них >35 колеблется от 10" до Ю , т. е. она того же порядка, как для трихлоруксусной кислоты или для второй степени диссоциации серной кислоты. Поэтому способность шерсти к соединению с соляной кислотой и другими простыми кислотами дает возможность судить о количественных отношениях между волокном и красителем при крашении шерсти кислотными красителями. При титровании шерсти соляной кислотой реакция присоединения заканчивается прн pH 1, причем абсорбируются 80 мпллиэквивалептов кислоты на 100 г сухой шерсти. Количество связанной кислоты приблизительно соответствует содержанию цепей с основными группами а,е-диаминокислоты (лизина), производных гуанидина (арги-ицна) и производных имидазола (гистидина). Однако нельзя считать, что точный механизм реакции между щерстью и кислотой полностью выяснен. Одно из объяснений основано на представлении об установлении равновесия между шерстяным волокном с внутренними ионными связями и шерстью, вступившей в соединение с внешним анионом, протоном или с тем и другим одновременно. Джильберт и Райдил считают это объяснение неудовлетворительным и выводят уравнение, включающее величину потенциала на волокне в течение процесса адсорбции кислоты при различных условиях. Уравнение Джильберта — Райдила оказалось справедливым для системы кислота — краситель Оранжевый П — шерсть. зэ [c.1479]

Наибольший интерес из таких цитохромов представляют бактериальные цитохромы. Различные пурпурные фотосинтетические бактерии содержат два главных вида растворимых цитохромов с цитохромы Са, которые напоминают цитохромы с млекопитающих, и цитохромы сс, имеющие две группы гема, ковалентно связанные с одной полипептидной цепью, примерно в два раза большей по размеру, чем цепь цитохромов С2. Спектры поглощения и химические свойства цитохромов сс отличны от спектров и свойств цитохромов с млекопитающих. Цитохромы сс относились ранее к цитохромам типа ПНР (группа О по более старой классификации Мортона). Характерной особенностью цитохромов сс по сравнению с цитохромами с является гораздо большая реакционная способность по отношению к кислороду и окиси углерода, что указывает на иной характер связи гемного железа с азотсодержащими группами белка. Если в цитохроме с две координационные связи между атомом железа и донорными атомами (азотом имидазола гистидина и серой метионина) довольно прочны, то в цитохромах типа сс эти связи или совсем отсутствуют, или очень слабы. Цитохромы типа сс являются, как правило, дигемопротеидами, однако выделен моногемо-лротеид. который обладает свойствами, характерными для цитохромов типа сс. [c.164]

Гексокиназа содержит два адсорбционных центра — для АТР и для углевода. Каталитическими группами являются имидазол гистидина и сульфгидрильная группа цистеина. В работе [10] показано, что активный центр гексокиназы, по-видимому, не содержит серина. В акте катализа каталитические группы функционируют согласованно, но для них не доказано контактное взаимодействие. Оптимум pH гексокиназной реакции 8,3—8,6 совпадает с рК 5Н-группы, которая в этих условиях в равной мере способна отдавать и принимать протон. Имидазол присутствует в форме свободного основания. [c.167]

Во-первых, в составе каталитических участков большинства изученных ферментов найдены достаточно известные в гомогенном катализе соединения — имидазол гистидина, тиоловая группа цистеина, карбоксильные группы аспарагиновой и глутаминовой кислот, флавины и т. д. Обнаружены также группы, не обладающие самостоятельной активностью в растворах, но необходимые в ферментативном катализе. Это — спиртовая группа серина, пиридоксалевая группа и др. Можно с уверенностью сказать, что большинство ферментов не содержит каких-либо необычных активных элементов, а немногие, относительно экзотические соединения — биотин, витамин В12 или гем встречаются только у малой части ферментов. Поэтому особые свойства ферментов как катализаторов не связаны с присутствием каких-то особых соединений. [c.260]

Связывание кислорода миоглобином и гемоглобином есть не что иное, как процесс аксиальной координации молекулярного лиганда (в данном случае О2) на координационно ненасыщенном Ре(П) в составе гема. Остановимся на механизме присоединения О2 к Ре(П) в составе гема с электронных позиций. Кристаллическое поле Н-донорных атомов порфирина и аксиальных лигандов (имидазол гистидина и О2) переводит / е -кон-фигурацию иона Ре в На вакантные е -орбитали переходят а-элек-тронные пары имидазола и кислорода (рис. 5.6). Молекула О2, являясь 71-акцептором, связывается с Ре(П) также за счет обратной дативной л-свя-зи. Координированный ион железа(П) поставляет электронную пару на вакантную я -разрыхляющую орбиталь молекулы кислорода. Образованию я-связи Ре(П) О2 благоприятствует высокая электронодонорная способность я-системы макроцикла порфирина и проксимального имидазола. Таким образом, все выщесказанное свидетельствует о создании природой оптимальных условий для связывания гемом такого слабого а-донора (но я-акцептора), как О2, в то время как многие более сильные ст-доноры в данных условиях не способны к такому взаимодействию (поэтому вода с гемом связана слабо). С электронных позиций можно также [c.210]

Данные, полученные в основном при исследовании хим1отрип ои на, указывают а то, что в каталитическом процессе участвует гистидин. Нужно отметить, что гистидин не является соседней с серином аминокислотой в приведенной выше последовательности аминокислот и не находится в витке спирали, соседнем с витком, в котором расположен серин. Возможно, что гистидин мог бы приводиться в непосредственный контакт с серином в результате изгиба спирали, хотя найдено, что пролин, т. е. аминокислота, которая препятствует суш,е-ство1ванию спиральной конфигурации, может находиться довольно близко от серина в химотрипсине и трипсине. Эксперименты, показавшие, что гистидин является составной частью активной области, включают 1) фотоокисление, поз1волившее выявить соответствие между потерей гистидина и потерей ферментативной активности [338] 2) построение кривых зависимости pH — активность, которое дало основание связать активность с группой, имеющей р/С имидазола (гистидина), но не серина 3) модельные опыты на неферментативных системах, показавшие, что гидролиз эфиров фосфорной и карбоновых кислот очень сильно катализируется имидазолом (гистидин), но очень слабо катализируется спиртом (серин). Последние два аргумента, являющиеся сомнительными, детально будут обсуждаться позднее. Сообщалось, однако, что фрагмент трипсина, не содержащий гистидина, еще сохраняет в значительной степени ферментативную активность [339]. [c.133]

Представляют интерес взгляды на этот вопрос В. И. Брускова, изложенные нм на нашем семинаре еще осенью 1966 г. Брусков полагал, что строгое однозначное соответствие нуклеотидных триплетов одной нз 20 аминокислот может быть достигнуто при наличии соответствующего комплементарного словаря из трипептидных слов, т. е. при однозначном соответствии трех аминокислот трем нуклеотидам. Брусков шел в своей гипотезе дальше он предположил, что четырехбуквенному нуклеотидному словарю мог бы соответствовать четырехбуквенный аминокислотный словарь и что этими аминокислотами как раз и являются три ароматических аминокислоты и одна неароматическая, а именно, триптофан, тирозин, фенилаланин и производное имидазола гистидин. [c.52]

Активированные ГСК-эфиры не реагируют с алифатическими и фенольными ОН-группами. Имеются данные о том, что они реагируют с тиоловыми соединениями и гидролизуются имидазолом (гистидином) в водной среде ( uatre asas, Parikh, 1972). Они легче вступают в реакцию с а- и е-аминогруппами амино- [c.194]

К нуклеофильным группам ферментов, которые чаще всего участвуют в катализе, относятся гидроксильная группа серина (сериновые протеазы, холинэстеразы, эстеразы, липазы, кислая и щелочная фосфатазы) и тиоловая группа цистеина (глицер-альдегид-З-фосфат—дегидрогеназа, тиоловые протеазы папаин, фицин и бромелаин и т. д.). Имидазол гистидина обычно является кислотно-основным катализатором, который увеличивает нуклеофильность гидроксильных и тиоловых групп, но при переносе фосфата в реакциях фосфорилирования он иногда выступает в роли нуклеофила. [c.79]