Дегидрогеназы и домены

NAD присоединяется в вытянутой конформации. Присоединение NAD к любой из четырех дегидрогеназ в этой характерной конформации можно рассматривать как отражение подобия NAD-связываю-щих доменов. Адениновый и никотинамидный циклы удалены друг [c.259]

Действительно, было показано, что участок полипептидной цепи приблизительно в 140 аминокислотных остатков, соответствующий НАД-связывающему домену, имеет гомологичную аминокислотную последовательность у всех сравниваемых дегидрогеназ. [c.492]

Вполне разумно предположить, что ЫАО+-зависимые дегидрогеназы — класс ферментов, связанных с одним и тем же кофактором и обладающих одной и той же функцией — составляют группу структурно родственных ферментов. По-видимому, так оно и есть, однако структурное родство проявляется не столь четко, как в случае сериновых протеаз. При наложении молекул лактатдегидрогеназы акулы и растворимой малатдегидрогеназы свиньи (первых двух ферментов класса ЫА0+-зависимых дегидрогеназ, которые удалось получить в кристаллическом виде) наблюдается почти полное их совмещение исключение составляют первые 20 остатков лактатдегидрогеназы. Вполне естественно было предположить, что эти ферменты произошли от общей дегидрогеназы-предшественника. Установление структуры алкогольдегидрогеназы из печени лошади и глицеральдегид-З-фосфат—дегидрогеназы омара, которая оказалась существенно иной, усложнило картину, хотя и обнаружилось, что каждый из четырех ферментов состоит из двух доменов и один из них одинаков у всех четырех белков. Это участок, на котором происходит связывание ЫАО+ (рис. 1.13). [c.33]

Обнаруженные структурные особенности привели к созданию следующей гипотезы дегидрогеназы появились в ходе эволюции в результате слияния гена, который кодировал участок фермента, связывающий динуклеотид, с рядом генов, каждый из которых кодировал отдельный каталитический домен . Такой механизм дает весьма простой способ получения семейства ферментов с разной специфичностью. [c.33]

Структура некоторых дегидрогеназ установлена. Эти ферменты, их физические и кинетические свойства подробно рассмотрены в работах [4—8]. Приведенные данные позволяют сделать некоторые выводы. Как говорилось в конце гл. 1, в субъединицах фермента можно выделить два домена каталитический домен, структура которого существенно различается для разных дегидрогеназ, и домен, связывающий нуклеотид и характеризующийся тем, что его полипептидная цепь уложена одинаковым для всех дегидрогеназ образом. Детали структуры этого домена варьируют от фермента к ферменту, однако во всех случаях кофермент присоединяется в развернутой конформации (рис. 12.1). Наиболее важное изменение касается способа расположения никотинамидного кольца для ферментов разных классов (А и В) оно обращено к субстрату разными сторонами. [c.346]

Поскольку структурные домены, по-видимому, являются единицами свертывания, то симметричное расположение доменов, наблюдаемое в роданезе (рис. 5.17, а) и иммуноглобулинах (табл. 5.3), объяснимо. Можно предположить, что в симметрически связанных сверхвторичных структурах домены образуются преимущественно на начальной стадии процесса свертывания, так как они сами по себе достаточно стабильны. Последующая агрегация создает симметрию. Симметричные сверхвторичные структуры обнаружены в виде (3а(3а(3-звена дегидрогеназы (рис. 5.12, б и 5.17, б), в виде (3а(3-звеньев триозофосфатизомеразы и пируват-киназы (рис. 5.17, д), а также в виде (3-зигзагов в полости (3-структуры 8ег-протеаз (рис. 5.17, г) и в виде антипараллельных пар а-спиралей в гемеритрине. [c.116]

Обычно активные центры ферментов включают части всех структурных доменов глобулярного белка. Активные центры всех известных мультидоменных белков (табл. 5.2) расположены между доменами (рис. 4.1). Эти домены определяются не только как глобулярные области, разделенные полостью активного центра, но имеют и другое характерное для доменов свойство — они связаны между собой только одной пептидной цепью (табл. 5.2). Субстраты и кофакторы обычно присоединяются к разным доменам. В случае NAD связывающий кофактор домен всегда имеет ту же самую с довольно развитой открытой поверхностью топологию н NAD присоединяется в эквивалентных положениях (рис. 5.17, б), что является результатом эволюции [254, 255]. Кроме того, этот домен обнаружен на N-конце трех дегидрогеназ и одной киназы [230— 233, 235], а также на С-концевой половине четвертой дегидрогеназы [234] и в средней части фосфорилазы [236], что указывает на возможность дупликации соответствующего гена и его переноса в другое место генома. Все эти факты, включение в активный центр частей различных доменов, наличие кофакторепецифичных доменов и возможность переноса домена дают основание предположить, что ферменты конструируются с использованием модульной системы кофактор и субстратспецифичные домены, необходимые для обеспечения заданной функции, отбираются и объединяются в одной цепи глобулярного белка [124, 256]. [c.117]

Контакты выявляют эволюционную взаимосвязь. В работах Россмана и сотр. [264, 265] было показано, что четыре дегидрогеназы эволюционно связаны и что сравнение контактов между субъединицами позволяет выявить некоторые детали этой взаимосвязи. Эти контакты можно сопоставить, поскольку все четыре дегидрогеназы имеют одинаковый нуклеотидсвязывающий домен (рис. 5.17, б), составляющий приблизительно половину субъединицы. Такой домен можно использовать в качестве базового. Для лактат- и 8-малатдегидрогеназы характерно почти одинаковое свертывание цепей,что свидетельствует о родственности этих белков. Глицераль-дегид-З-фосфат, лактат- и з-малатдегидрогеназы образуют -осе-вой контакт (показано на рис. 5.18, г). Соответственно димер красное — желтое должен был хорошо сохраниться в процессе эволюции белка. Что касается Р- и 7 -осевых контактов дегидрогеназ, то они не проявляют никакого сходства. Кроме того, нет подобия между контактом в алгокольдегидрогеназе и каким-либо другим контактом. Построенная на основании этих данных схема эволюционной взаимосвязи приведена на рис. 5.18, д. [c.121]

Слиянию генов могла принадлежать важная роль в процессе эволюции основных метаболических путей. Энергетический путь метаболизма каждого из перечисленных ниже ферментов определился, вероятно, в результате объединения копии изначального (ди)нук-леотидсвязывающего домена с одним или большим числом других доменов, отличных от первого фосфоглицераткиназа [235, 310, 311], дегидрогеназы, специфичные соответственно к глицеральдегид-3-фосфату, лактату, малату и алкоголю [91], и гликоген-фосфорилаза [236]. Как обсуждалось в разд. 5.4, (ди)нуклеотидсвязывающий домен представляет N-концевую часть первых четырех ферментов, тогда как в алкогольдегидрогеназе он расположен в С-концевой части, а в фосфорилазе — в середине цепи. Это указывает на то, что ограничения в пространственном расположении доменов не вызывали затруднений при их использовании в качестве составных блоков для построения самых сложных белков в процессе эволюции. [c.229]

Дупликация генов была постулирована для ЫАП-связывающих доменов четырех дегидрогеназ [91], в которых повторяется тип свертывания по Россману (рис. 5.12, б). Правда,эволюционная значимость этого обстоятельства (разд. 9.6) невелика, поскольку такое свертывание является энергетически предпочтительным элементом сверхвторичной структуры (разд. 5.2). Аналогичные случаи малой эволюционной значимости представляют структурные повторения внутри каждого из цилиндров сериновых протеаз (рис. 5.17, г), а также структурные повторения в триозофосфатизомеразе (рис. 5.17, д). [c.231]

Определены структуры четырех NAD-зависимых дегидрогеназ лактатдегидрогеназы (LDH) [232], s-малатдегидрогеназы (MDH) 233], алькогольдегидрогеназы печени (ADH) и D-глицеральдегид-З-фосфатдегидрогеназы (GAPDH) [230, 231]. Этн ферменты катализируют перенос гидрид-иона из субстрата, по которому они названы, к атому С4 никотинамидного цикла NAD. Каждая субъединица фермента содержит один домен, связывающий NAD. [c.259]

Контакты выявляют эволюционную взаимосвязь. В работах Россмана и сотр. [264, 265] было показано, что четыре дегидрогеназы эволюционно связаны и что сравнение контактов между субъединицами позволяет выявить некоторые детали этой взаимосвязи. Эти контакты можно сопоставить, поскольку все четыре дегидрогеназы имеют одинаковый нуклеотидсвязывающий домен (рис. 5.17, [c.121]

Схематичное строение НАД-зависимой дегидрогеназы представлено на рис. 3.3, откуда видно, что пространственная структура НАД-зависи-мых дегидрогеназ представляет собой два отдельных домена, соединенных гибким щарнирным участком. Первый домен связывает НАД, а второй — субстрат. НАД-зависимые дегидрогеназы катализируют следующие типы реакций [c.152]

В некоторых случаях можно обнаружить экзоны, кодирующие участки, включающие место соединения двух доменов белка. Примеры такого рода обнаружены для коллагена. В случае гена алкоголь-дегидрогеназы (АДГ) D. melanogaster имеется любопытная двойственность, когда одни экзоны точно соответствуют доменам белка, в то время как другие кодируют одну из двух частей домена. [c.264]

Рис. 3-37. Структура гликолитического фермента глицеральдегид-3-фосфат- дегидрогеназы Белок состоит из двух доменов (выделены разным цветом) Участки а-спирали представлены в виде цилиндров, а Р-слоев- стрелками. Реакция, катализируемая этим ферментом, подробно приведена на рис. 2-21. Заметим, что три центра связывания субстратов расположены в зоне соприкосновения двух доменов. (С любезного разрешения Alan. J.

К. Анфинсен обнаружил существование двух доменов у стафилококковой нуклеазы [225]. Они обладают повышенной стабильностью, проявляющейся в большей денатурационной устойчивости. Доменная структура КАО(никотинамидадениндинуклеотид)-зависимых дегидрогеназ, как и у иммуноглобулинов, связывается со слиянием генов. У лактатдегидрогеназы, малатдегидрогеназы, алкогольдегидрогеназы и глицеральдегид-З-фосфатдегндрогеназы один из структурных доменов везде выполняет одну функцию, являясь NAD-связьгеающим центром. В связи с этим он отличается в ряду перечисленных ферментов большим постоянством в своем химическом и пространственном строении [226]. В два домена складываются также полипептидные цепи фосфоглицераткиназы и гексакиназы [227—229]. [c.308]

К таким белкам относятся НАД-зависимые дегидрогеназы. Было показано, что они состоят из двух функциональных и структурных частей — доменов. Один домен выполняет функцию связывания коэнзима (НАД), а второй несет каталитический центр связывания субстрата, а также центры взаимодействия субъединиц. Третичная структура той части полипептидной цепи, которая выполняет функцию связывания динуклеотидного кофермента, в остальной части молекулы у разных дегидрогеназ совершенно различна. Сходство третичной структуры НАД-связывающего домена у четырех различных дегидрогеназ позволило предположить, что предковые гены современных дегидрогеназ возникли в результате слияния дупликатных копий гена, контролирующего белок, связывающий динуклеотид с другими генами. [c.492]

Используйте ключевые слова состав коферментов, NAD-зaви имыe дегидрогеназы, нуклеотидсвязывающий домен, активный центр, перенос водорода, регенерация кофермента, комплементарность, конформация. [c.346]

Характерной особенностью двухкомпонентных ферментов является то, что ни белковая часть, ни добавочная группа в отдельности не обладают заметной каталитической активностью. Только их комплекс проявляет ферментативные свойства. При этом белок резко повышает каталитическую активность добавочной группы, присущую ей в свободном состоянии в очень малой степени добавочная же группа стабилизирует белковую часть и делает ее менее уязвимой к денатурирующим агентам. Таким образом, хотя непосредственным исполнителем каталитической функции является простетическая группа, образующая каталитический центр, ее действие немыслимо без участия полипептидных фрагментов белковой части фермента. Более того, в апоферменте есть участок, характеризующийся специфической структурой, избирательно связывающий кофермент. Это так называемый ко4№рмеит связывающий домен его структура у различных апоферментов, соединяющихся с одним и тем же коферментом, очень сходна. Ткковы, например, пространственные структуры нуклеотидсвязывающих доменов ряда дегидрогеназ (см. рис. 53, с. 119). [c.98]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология