Аминокислот остатки активного центра ферментов

Рис. 62. Схема активного центра карбоксипептидазы А (остаток Туг 198 на схеме не изображен) фермента, катализирующего гидролитическое отщепление С-концевого аминокислотного фрагмента от полипептидов. Фермент абсолютно специфичен к Ь-конфи-гурации отщепляемого аминокислотного остатка и резко преимущественно катализирует отщепление остатков гидрофобных аминокислот. Гидролиз в этом случае протекает по механизму электрофильного катализа и требует участия иона цинка — в белке какие-либо группы, способные выступать в роли электрофиль-ных катализаторов, отсутствуют. Ион цинка фиксирован в активном центре фермента путем координации тремя аминокислотными остатками — двумя остатками гистидина 1118-69 и Н18-196 и одним глутамат-ионом С1и-72. Четвертая координата (для ионов цинка характерна тетраэдрическая зр -конфигурация координационных связей) направлена в комплексе фермент — субстрат на карбонильную группу гидролизуемой пептидной связи. Фиксация С-концевой части гидролизуемого пептида в активном центре обеспечивается в первую очередь взаимодействием с двумя остатками аргинина — Aгg-145 и Arg-127 и кластером гидрофобных

Рис. 3-35. Сравнение пространственной структуры эластазы (А) и химотрипсина (Б). У этих эволюционно родственных протеиназ одинаковы лишь те аминокислоты, которые расположены в выделенных цветом участках полипептидной цепи. Тем не менее конформации белков очень похожи. Обведены активные центры ферментов оба активных центра содержат активированный остаток серина (см. рис. 3-47). Молекула химотрипсина имеет несколько (более двух) концов цепи, поскольку она образована протеолитическим расщеплением химотрипсиногена, неактивного

Фенилаланин—аммиак-лиаза выделена из многих растительных источников [73, 74] в тщательно очищенном виде. Ингибирование ее ферментативной активности достигалось действием химических реагентов, взаимодействующих с карбонильной группой (например, N-, ЫаВН4) [75, 76]. При обработке фермента три-тированным борогидридом натрия и последующем гидролизе получается аланин, в молекуле которого основная часть радиоактивной метки сосредоточена в р-метильной группе [75]. Аналогично, реакция с [ (1 ]цианидом калия с последующим гидролизом приводит к [р- С]аспарагиновой кислоте [76]. На основании этих фактов предположили, что активный центр фермента, подобно активным Центрам других аминокислотных аммиак-лиаз, содержит остаток а,р-дегидроаланина [75]. Предложен механизм действия фермента [75] (схема 46), согласно которому аминогруппа аминокислоты Первоначально присоединяется к метиленовой группе дегидроала-нина. Показано [77, 78], что реакция элиминирования протекает [c.711]

Эффект снижения энергетического барьера (при образовании ковалентного соединения фермента с субстратом). Пусть в процессе реакции группа б предварительно переносится на возбужденный остаток аминокислоты в активном центре фермента, для активации которого энергии не требуется, и лишь потом взаимодейст)вует с веществом с (иными словами, исходная реакция разбивается на две реакции с константами скорости — соответственно и к . Итак, чему равна энергия активации для каждой из двух промежуточных реакций (с учетом прежнего эффекта) Во сколько раз ускоряется реакция за счет данного эффекта [c.67]

Каталитическую функцию выполняет не вся молекула фермента, а только ее часть, названная активным центром фермента. У однокомпонентных ферментов активный центр представляет собой уникальное сочетание определенных аминокислотных остатков в какой-то части белковой молекулы. Это хорошо видно на примере химотрипсина, который содержит 246 остатков аминокислот. В активный центр фермента входит остаток серина, связанный с аспарагиновой кислотой и с глицином. Хотя в молекуле находится 26 сериновых остатков, для проявления каталитической активности важен лишь тот, который соединен с аспарагиновой кислотой и глицином. Но в то же время простой пептид, содержащий такое сочетание аминокислотных остатков (—асп—сер—глиц—), каталитической активностью не обладает. Оказывается, в активном центре химотрипсина поблизости от серина расположена активирующая его аминокислота гистидин, правда находящаяся сравнительно далеко от серина в полипептидной цепочке. Но при возникновении третичной структуры белковой молекулы остаток гистидина оказывается близко расположенным к серину, и, следовательно, в молекуле образуется комбинация аминокислотных остатков, благодаря которой осуществляется действие фермента. Такое сближение аминокислотных остатков возможно лишь в результате совершенно определенного свертывания полипептидной цепи и появления свойственной данному ферменту третичной структуры. И у двухкомпонентных ферментов каталитическую функцию выполняет активный центр, включающий кофермент. У этих [c.6]

Это свойство имидазола играет важную роль в механизме действия гидролитических ферментов,, содержаш,их остаток аминокислоты гистидина (см. 11.1.1) в активном центре ферментов, расщепляющих пептидные связи в белках (см. 11.2.1). [c.288]

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]

Наиб, изучены В-эстеразы. Они широко распространены в тканях животных и растений, гл. обр. в микросомах имеют множество форм. К. из печени быка (мол. м. 164 тыс.) состоит из б субъединиц, из печени свиньи (мол.м. 168 тыс.)-из 4. Последний фермент диссоциирует на каталитически активные димеры. В-эстеразы содержат в активном центре остаток серина. Последовательность аминокислотных остатков в области, где он находится, у К. быка-Gly—Glu— —Ser—Ala —Gly (букв, обозначения см. в ст. Аминокислоты). Такая же последовательность аминокислотных остатков или близкая к ней характерна и для активного центра сериновых протеаз. [c.322]

Для избирательной модификации аминокислот активного центра можно использовать высокое сродство фермента к субстрату. Для этой цели были специально проведены исследования бифункциональных реагентов типа А—О—К. Группа сродства А избирательно сорбируется на участке связывания, или регуляторном участке У, молекулы фермента —Р—X— —, а реакционноспособная группировка К модифицирует остаток X [c.369]

Для понимания структуры активного центра необходимо знать последовательность аминокислот в полипептидной цепи, но этого еще недостаточно. Для группы ферментов, обладающих эстеразной активностью, установлено, что их активные центры состоят из аналогичных аминокислотных последовательностей, в состав которых входит остаток серина. Для изучения механизма ферментативного катализа они представляют большой интерес. Ряд данных свидетельствует о том, что в состав активного центра а-химотрипсина наряду с серином входит также гистидин. Однако данные исследований по расшифровке аминокислотной последовательности этого фермента показывают, что между реакционноспособным серином и ближайшим гистидином находится по меньшей мере 50 аминокислотных остатков. Таким образом, соверщенно ясно, что активность фермента обусловлена его конформацией. [c.396]

Активный центр гидролитического фермента химотрипсина содержит остаток гистидина [131. Этот остаток, очевидно, служит основным катализатором. При фотоокислении остатка гистидина фермент утрачивает активность. На модельных системах было показано, что имидазол, входящий в молекулу гистидина, сам но себе может служить катализатором гидролиза, хотя и менее эффективным, чем фермент [14]. Удалось синтезировать модельные пептиды, содержащие гистидин и другие аминокислоты в той же [c.266]

Важным методом изучения активного центра явилась реакция фосфоглюкомутазы с диизопропилфторфосфатом (ДФФ) — необратимым ингибитором фосфоглюкомутазной реакции. Этот ингибитор присоединяется к гидроксильной группе серина, находящегося в активном центре фермента. Образующееся производное с трудом подвергается гидролизу и после триптического гидролиза фермента фосфори-лированный остаток серина может быть обнаружен в одном из образующихся пептидных фрагментов. Определение последовательности аминокислот такого фрагмента привело к расшифровке структуры активного центра фосфоглюкомутазы, которая оказалась следующей тре — ала — сер — гис — асп —. [c.173]

Если фотолизу подвергается остаток аминокислоты, непосредственно входящей в состав активного центра фермента, уже этого может быть достаточно, чтобы белок потерял ферментативную активность. Если сшивка находится вне активного центра фермента, то она способна изменить баланс водородных, гидрофобных и других слабых связей (множественные разрывы связей), поддерживающих нативную конформацию макромолекулы. В большинстве случаев конечным результатом действия УФ-света на белки является их инактивация, т.е. потеря ферментативной, регуляторной, транспортной, гормональной, иммунологической и других видов активности. Вместе с тем для ряда белков (кар-боксипептидаза А, супероксиддисмутаза, цитохром С, гемоглобин) выявлена их активация под влиянием УФ-излучения. [c.130]

Обработка фермент-субстратного комплекса альдолазы с диоксиаце-тонфосфатом боргидридом натрия при pH 6 (0°С) приводит к образованию ковалентной связи между белком и субстратом. Эти и другие данные свидетельствуют о промежуточном образовании шиффового основания (рис. 7-10). Использовав меченный С субстрат и восстановление боргидридом натрия [уравнение (7-41)], получили фермент, у которого был помечен лизин активного центра. Локализацию радиоактивной метки определяли анализом последовательности аминокислотных остатков и установили, что остаток меченого лизина занимает положение 227 в цепи, состоящей из 361 аминокислоты. [c.163]

Исходя из изучения различными методами активных центров АРСаз и исследования кинетики ускоряемых ими реакций активирования аминокислот, начал проясняться механизм их действия. Первой к АРСазе присоединяется АТФ, аденилирующая остаток гистидина в активном центре фермента с вьщелением пирофосфата [c.282]

Третичная структура дрожжевой липазы выяснена. Ее полипептидная цепь (430 аминокислотных остатков) сложена в глобулу (7x7x5 нм), в центре которой находится активный центр, включающий остаток гистидина. Высказаны предположения и о структуре активного центра панкреатической липазы ведущую роль в нем играют радикалы гистидина, серина, дикарбоновых аминокислот и изолейцина. Как и в случае других гидролаз, радикал гистидина служит для переноса протонов, а радикал серина—для акцептирования ацильной группы, высвобождающейся в момент распада сложноэфирной связи в молекуле триглицерида. Радикал изолейцина взаимодействует с углеводородным радикалом остатка высшей жирной кислоты и способствует закреплению молекулы триглицерида в активном центре фермента (рис. 122). Выяснено, что активность липаз регулируется путем их фосфорилирования— дефосфорилирования [c.388]

Не менее поучительно сопоставление сорбционных функций а-химотрипсина и другой сериновой протеазы — трипсина. Размеры и форма субстратсвязывающего (сорбционного) участка в активных центрах обоих ферментов примерно одинаковы [3]. Единственное различие в первичной структуре полипептидных фрагментов, образующих гидрофобный карман , состоит в том, что в а-химотрипсине остаток 189 — это серин (см. рис. 9), а в трипсине в соответствующем положении находится отрицательно заряженная аспарагиновая кислота. Это приводит к тому, что в отличие от а-химотрипсина трипсин обнаруживает специфичность к гидролизу пептидных связей, образованных положительно заряженной аминокислотой (Lys, Arg). Сорбция положительно заряженного субстрата на ферменте (вблизи каталитически активного нуклеофила активного центра) происходит в данном случае за счет электростатических взаимодействий (рис. И, б). [c.35]

Примером наиболее полного расщепления белковой цепи при действии лейцинаминопептидазы является гидролиз меркурипапаина. При низких концентрациях фермента первые девятнадцать аминокислотных остатков отщепляются за 24 час в примерно стехиометрических количествах. Реакция, по-видимому, прекращается тогда, когда остаток аргинина становится Й-концевым. При более высоких соотношениях фермент/субстрат расщепление происходит в большей степени, пока 2/з белка не расщепится До свободных аминокислот. Белковый остаток после активации полностью сохраняет активность (в расчете на 1 моль) по отношению к бензоил арг инил амиду. Это свидетельствует о том, что активный центр молекулы находится на С-концевом участке цепи. [c.237]

Асимметрическое восстановление карбонильной группы можно осуществить также с помощью дигицропирвдиновых соединений. Эти реакции аналогичны ферментативным процессам, осуществляемым в живых организмах под действием ферментов, содержащих восстановленную форму никотинамидадениндинук-леотида (НАВН), активным центром которых является дигидро-никотиновый фрагмент, а роль хирального распозншощего фрагмента выполняет белковая цепь. В синтетическом дигидропиридине (ЫУ) белок заменен на остаток оптически активной аминокислоты — пролина. Поскольку при образовании хирального реакционного комплекса вовсе небезразлично, каким образом субстрат и реагент Ь1У расположатся относительно друг друга, возникает разница в энергиях диастереомерных переходных состояний, которая достаточно велика и обеспечивает энантиомерный избыток около 80% [c.76]

Активный центр глутатионпероксидазы содержит остаток необычной аминокислоты-сетгено1/истеина (рис. 10-28), в которой атом серы цистеина заменен на атом селена. Возможно, что —SeH-rpyn-па этого остатка обладает какими-то преимуществами по сравнению с —SH-группой в механизме действия этого и других селенсодержащих ферментов. [c.297]

Первым актом ферментативного катализа является связывание субстрата с остатком аминокислоты в каталитическом участке с образованием фермент-субстратного комплекса. Следовательно, боковая цепь этой аминокислоты обладает повышенной реакционной способностью в отношении образования такого комплекса. Так, в эстеразах, фосфорилазах и некоторых протеолитических ферментах избирательно ацилируется или фосфорилируется определенный остаток серина. Такая повышенная рег.кционная способность остатка серина может использоваться для его модификации. Однако комплекс с истинным субстратом неустойчив, он быстро распадается с образованием конечного продукта и свободного фермента. Идентификация аминокислотного остатка активного центра возможна лишь в том случае, если комплекс устойчив при последующем анализе. Для этих целей предпочтительно использовать плохие субстраты, или псевдосубстраты, образующие непродуктивный комплекс, который будет распадаться до конечного продукта с низкой скоростью. [c.367]

Вспомним (см. разд. 1.8), что одним из способов обнаружения энантиотопии являются ферментативные реакции в связи с этим, в частности, говорилось о восстановлении уксусного альдегида под действием ЫАОН. Активным центром в этих ферментах является дигидроникотиновый фрагмент. К таким реакциям близки асимметрические синтезы, также осушествляемые с помощью дигидропиридиновых соединений от ферментативных процессов они отличаются тем, что роль хирального вспомогательного фрагмента здесь играет не белок, а остаток амида оптически активной аминокислоты — пролина. Небезразлично, как субстрат расположится в хиральном реакционном комплексе разница энергий диастереомерных переходных состояний оказывается достаточно большой для того, чтобы обеспечить высокую оптическую чистоту (схема 36). Оптическая чистота продукта реакции составляет около 80 %. Она повышается с увеличением концентрации исходного вещества, а также с ростом степени превращения [82]. [c.76]

Как и в случае трипсина и змеиного яда, индуцированное калликреином образование кининов связано с эстеразной активностью ферментов. По-видимому, все три кининобразующих фермента имеют практически одинаковые активные центры , в которых, вероятно, имеется остаток серина, так как и трипсин, и змеиный яд, и калликреин инактивируются после обработки диизопропилфторфосфатом [907, 911]. Роша э Сильва [1832] высказал предположение, что брадикинин связан с входящим в состав белка остатком основной аминокислоты сложноэфирной связью, в создании которой, возможно, принимают участие производные фосфорной кислоты. Эллиотт [662] указывал, что, [c.109]

При третьем способе определения первичной структуры анализировался пептидный фрагмент, содержащий остаток гистидина, способный реагировать с иодацетатом в активном центре карбоангидразы В человека (подробнее об этой реакции см. в разд. 7). После взаимодействия фермента с иодацетатом получается единственный карбоксиметилированный остаток гистидина, входящий в пентапептид ТЬг-3-карбоксиметил-Н1з-Рго-Рго-Ьеи, выделенный Брэдбери [65, 66]. Андерссон и сотр. [58] определили, что аминокислоты этого фрагмента занимают места 59—64, считая от С-конца. [c.570]

Прочность овязи фосфата с металлоферментом удивительно велика. Константа устойчивости комплекса, равная около 10 М [51, 63, 76], выше, чем можно было бы ожидать для взаимодействия ПРО Г и иона двухвалентного металла. Так, константа устойчивости комплекса типа М(НР04) равна 370 М для Мп + и 77 М- для Mg + [7]. Вероятно, вблизи иона цинка находится еще один катионный центр связывания, например протон аминогруппы боковой цепи аминокислоты, взаимодействующий с кислородными атомами фосфата. Образование фосфорилфермента при реакции с субстратом и НРО4 можно считать твердо установленным. После разрушения белка фосфат оказывается присоединенным к серину. Отсюда делается вывод о том, что в активном центре вблизи иона цинка находится остаток серина, ориентация которого делает возможной его атаку по фосфорильному атому присоединенного производного фосфата. Высокая термодинамическая устойчивость получающегося фосфорилфермента при гидролизе предполагает сохранение в нем значительной части взаимодействий комплекса фермент —фосфат [62]. Вполне вероятно, что фосфорильная группа, присоединенная к серину, сохраняет связь с ионом цинка. [c.642]

Проведенные в последние годы исследования показали, что селен в комплексе с какой-либо кислотой входит в состав активных центров нескольких ферментов формиатдегидрогеназы, глутатионредуктазы и глутатионпероксидазы. В частности, в активном центре глутатионпероксидазы содержится остаток необычной аминокислоты — селеноцистеина [c.367]

Трипсин получен в кристаллическом виде в 1932 г. Изоэлектрическая точка трипсинов из различных источников лежит при pH 10,2—10,5 рН-оптимум фермента колеблется в пределах pH 8—9. Как и для трипсиногена, С-концевой остаток трипсина не установлен но определена последовательность аминокислот с N-конца Пе—Val—Gly. Активный центр трипсина содержит остатки серина и гистидина. Трипсин устойчив нри pH 3. Характерной особенностью бычьего трипсина является сильная тенденция к аутолизу при pH более 5 В результате аутолиэа молекула трипсина распадается на ряд небольших фрагментов с потерей ферментативной активности [c.305]

Установлено, что недостаток селена ведет к уменьшению концентрации фермента глутатионпероксидазы, в результате чего усиливаются процессы окисления липидов и серосодержащих аминокислот. Селен входит в состав активных центров нескольких ферментов. Например, в активном центре глутатионпероксидазы содержится остаток необычной аминокислоты — селеноцистеина (см. главу 1). Глутатионпероксидаза защищает клетки от разрушающего действия органических пероксидов КООН и пероксида водорода Н2О2. Вероятно, в механизме действия этих ферментов селенгидрильная группа обладает определенными преимуществами перед сульфгидрильной. [c.190]

ДИФ-химотрипсин совершенно не активен. Поскольку нз 28 остатков серина с реагентом взаимодействует только один остаток (серин-195), а утративший активность в результате тепловой денатурации химотрипсин вообще не модифицируется реагентом, сделано заключение, что серин-195 находится в активном центре. Все так называемые сериновые протеиназы (табл. 6.4), образующие промежуточные ковалентные соединения (ацилферменты), также реагируют с ДИФФ анализ последовательности аминокислот в инактивированных с помощью ДИФФ ферментах показал, что остаток реактивного серина находится во фрагменте, имеющем у всех этих ферментов идентичную (или очень сходную) последовательность. Одна и та же последовательность Gly—Asp— Ser-P—Gly—Gly—Pro имеется в химотрипсине, трипсине, эласта-зе, тромбине и плазмине, однако у субтилизина последовательность аминокислот, включающая реактивный остаток серина, другая. Высокая реакционная способность модифицируемых остатков серина является следствием их уникального окружения в активных центрах соответствующих ферментов. [c.299]

В молекулах белков (альбумины,, глобулины, ферменты и др.) и полипептидов цепи построены из большого количества разнообразных остатков -аминокислот. Помимо последовательно соединяющих их плоскорасположенных пептидных связей —СО—N11 —, аминокислотные остатки связаны большим количеством водородных связей с удаленными остатками. Условия максимального насыщения внутримолекулярных водородных связей и максимальной плотности упаковки аминокислотных остатков в цени нри соблюдении обычных валентных углов и расстояний приводят к характерному свертыванию цепи в спирали. По теории Паулинга и Корея, в глобулярных белках, а-кератине и некоторых полипептидах свертывание происходит по типу а-спирали (рис. 120), где на 3 витка спирали приходится по 11 остатков и через каждый третий аминокислотный остаток между] пептидными группами образуется водородная связь (отмечена пунктиром), параллельная оси спирали. Последовательность аминокислотных остатков различна для каждого белка, что создает на поверхности спирали из боковых цепей аминокислот специфичный рельеф, определяющий структуру центров ферментативной, антигенной,, гормональной и других активностей белка. Взаимодействие боковых цепей вызывает также специфические для каждого белка отклонения основного хода спирали. В фибриллярных белках (фиброин шелка, В-кератин, миозин и др.) спирали вытянуты и водородные связи соединяют соседние цепи по перпендикулярным к их осям направлениям. [c.274]

В результате замены гистидина на аспартат в положении 10 В-цепи инсулина образуется гормон, который связывается инсулиновым рецептором плазматической мембраны почти в пять раз более эффективно, чем нормальный инсулин. Соответствующая мутация обнаружена у больных семейной гинернроинсулинемией. Цитохром с содержит консервативный остаток фениланалина в цитохроме с дрожжей это остаток 87 (рис. 111.8). Когда в результате мутации фенилаланиновый кодон ТТТ заменяется на глициновый GGT, цитохром с сохраняет свою активность, но его способность к переносу электронов на цитохром с-нероксидазу существенно снижается. Субстратсвязывающий центр протеолитического фермента трипсина содержит в положении 226 остаток глицина. Как показывают структурные исследования, замена этого остатка на более объемную аминокислоту аланин может приводить [c.360]