Конфигурация химотрипсина

Хотя активный центр относительно невелик, он должен все же представлять собой довольно сложную структуру. Известно, что он определяет и каталитическую активность, и специфичность, а поэтому должен обеспечить весьма тесное взаимодействие, точное в пространственном (геометрическом) и химическом отношении с молекулами субстрата или с их необходимыми частями. Для проявления активности этого центра необходима его трехмерная структура, кооперативное действие его различных участков, возникающее при их топографическом сближении и соответствующей ориентации. Следовательно, необходима определенная трехмерная структура всей молекулы фермента. В настоящее время принято считать, что активный центр не располагается Б пределах какого-либо небольшого отрезка одной пептидной цепи, а представляет совокупность групп, расположенных на двух или нескольких цепях или на различных участках одной, но сложно изогнутой пептидной цепи. Структуру подобного рода мы видим на гипотетической модели молекулы химотрипсиногена, представленной Г. Нейратом (рис. 12). На модели черными линиями показан активный центр химотрипсина, который занимает небольшую область и включает два остатка гистидина и один остаток серина. Здесь имеется одна единственная пептидная цепь, изогнутая таким образом, что различные участки ее (различные аминокислотные остатки) сближены и образуют каталитически активный центр. Ясно, что каталитическая способность химотрипсина зависит не только от наличия тех или иных функциональных групп, но главным образом от конфигурации всей макроструктуры белка, поскольку эта конфигурация определяет взаимное расположение групп активного центра. Отсюда ясно и значение стабильности макроструктуры (третичной структуры) белка для выявления и сохранения ферментативной активности. [c.74]

Рассмотрим прежде всего молекулы ферментов, осуществляющих катализ в организме. Эта тема будет подробно обсуждаться в гл. 3, а сейчас лишь отметим, что ферменты представляют собой высокомолекулярные вещества, являющиеся сополимерами аминокислот. Например, фермент химотрипсин — сополимер 245 аминокислот, причем эти аминокислоты соединены в строгой последовательности и нарушения упорядоченности не наблюдаются. Между тем хорошо известно, что любой синтетический полимер с такой же степенью полимеризации будет обладать довольно широким распределением по составу. Кроме этого, синтетические полимеры обычно построены из структурных единиц (мономеров) одного типа или в лучшем случае из двух чередующихся типов мономеров. Возвращаясь к химотрипсину, следует особо отметить, что его каталитическое действие обеспечивается четкой последовательностью 245 входящих в него аминокислот. Именно заданный порядок соединения аминокислот позволяет молекуле химотрипсина принимать пространственную конфигурацию, которая необходима для соответствующего расположения реагирующих групп, входящих в состав этого фермента. Упорядоченность обеспечивает совместность действия химически активных групп. Рассмотрим, например, процесс деацилирования, осуществляемый с участием химотрипсина. [c.10]

Рис. 35. Конфигурация полипептидных цепей в а-химотрипсине по данным работы [20]

Рассмотрим характер взаимодействий продуктивной конфигурации в активном центре а-химотрипсина. Эти реакции проходят по механизму нуклеофильного замеш ения. Нуклеофильный агент (основание) сер-195 приближается к атому углерода с дефицитом электронов (электрофильный центр С в пептидной связи) и образует с ним связь, замеш ая при этом атом N. Замеш аемый атом N с неподеленной парой электронов уходит вместе с присоединенным к нему протоном. Таким образом, в основе реакции лежит разрыв пептидной связи субстрата, приводяш ий к ацилированию фермента. Этот процесс проходит через тетраэдрическое промежуточное состояние с образованием валентной связи О - между ферментом и субстратом. [c.436]

Рис.127. "Четырехзубая модель взаимодействия субстрата в Х-конфигурации с активным центром химотрипсина

Субтнлизин, сериновая протеаза бактериального происхождения, также проявляет, подобно а-химотрипсину, обращенную специфичность к D-K TI [103]. Это предполагает, что оба фермента обладают сходной специфичностью к конфигурации их субстратов. Такая общая специфичность ясно подтверждает близкую структурную аналогию первичных связывающих центров обоих ферментов, и, более того, она отражает эту аналогию. Близкая структурная аналогия объясняет, каким образом а-химотрипсин и субтилизин, имеющие абсолютно разное филогенетическое происхождение, в действительности замораживают свои субстраты в одинаковой активной конформации. [c.234]

Можно теперь представить, как возникает хиральная спец фичность химотрипсина (62а). Если R прочно связывается в гл дрофобном участке pi, а ациламиногруппа располагается в цен тре специфичности рг, то положения остающихся заместителей Н и OR фиксируются. Производные -аминокислот связываютсй в реакционноспособной конфигурации, показанной на (62а), но в случае производных /)-аминокислот группы И и OR меняются местами, в силу чего карбонильная группа субстрата более не на ходится в контакте с нуклеофильными группами активного цен тра. Производные u-аминокислот могут связываться ферментом — [c.513]

Свойства а-химотрипсина могут быть охарактерированы на основании рассмотрения структур ХП и XIV, в которых центральные углеродные атомы имеют L-конфигурацию. Пунктирные линии изображают разрывающиеся связи. [c.628]

В этой главе ранее было отмечено, что энзиматическая активность зависит от соотношения между молекулярными конфигурациями субстрата и энзима, а также от химического активирования расщепляемой связи. Как будет показано ниже, оба эти фактора играют роль при взаимодействии фосфорорганических соединений с холинэстеразами (Aldridge, 1953а, Ь) это, по-видимому, относится и к а-химотрипсину. Тот факт, что химотрипсин активирует соединения, столь далекие от типичных субстратов, как п-нитрофенилацетат и диэтил-п-нитрофенилфосфат, представляет собой исключительно яркий пример химического активирования. Было бы интересно получить сведения о таких аналогах типичных субстратов, которые представляли бы собой сложные эфиры фосфорной кислоты. [c.636]

Трипсин количественно гидролизовал связь Аг -УаР, а химотрипсин — связь Туг -Уа1 . Карбоксипептидаза отщепила только С-концевой остаток фенилаланина, а лейцинаминопептидаза (свободная от пролидазы) — первые пять аминокислот. В пользу ь-конфигурации пролина говорил как общий план синтеза, так и легкое расщепление связи Рго-РЬе. Конфигурация остатка гистидина в положении 6 установлена путем гидролиза химотрипсином, разделения образовавшейся смеси противоточным распределением, выделения С-концевого тетрапептида Н-Уа1-Н15-Рго-Р11е-ОН и его кислотного гидролиза. Пространственные препятствия, обусловленные наличием остатка валина (ср. [2253]), являлись причиной того, что гидролиз проходил до конца лишь в жестких условиях (64 час, 105° или 24 час, 115°К вследствие чего свободные аминокислоты подвергались частичной рацемизации. Степень рацемизации определена сравнением со смесью эквимолярного количества аминокислот, составляющих данный пептид. Как оказалось, присутствующий в смеси гистидин в условиях гидролиза рацемизуется на 8—10%. Путем разложения оксидазой ь-аминокислот установлено, что с учетом этого количества рацемата весь гистидин присутствует в ь-фор-ме. Таким образом, доказано, что синтетический пептид является а11-ь-соединением. [c.404]

Известно большое число разнообразных гидролитических ферментов (группа сериновые протеазы - трипсин, химотрипсин и т.п. ферменты, гиролизующие нуклеиновые кислоты, типа рибонуклеазы и т. п. ферменты, гидролизующие сахара, типа лизоцима и т. п.). В самом общем смысле субстрат для ферментов такого типа удобно рассматривать в виде плоскости (гидрофобная полимерная подложка) с активными точками , обладающими чрезвычайно высокой избирательностью. Каталитической активностью такой поверхности можно было бы управлять, например регулируя молекулярные вращения или дегидратируя субстрат, который является стабильным в гидратированном состоянии. Стабилизация переходных состояний в этом случае осуществлялась бы в результате как электростатических сил, так и водородных связей. Практическое воплощение таких планов является, разумеется, очень трудной задачей. Например, при использовании лизоцима возникают сложности, связанные с тем, что глюкозное кольцо в процессе связывания субстрата переходит из устойчивой конфигурации типа кресло в неустойчивую конфигурацию типа ванна . [c.103]

Следует отметить, что до недавнего времени вопросам рацемизации не уделялось должного внимания. При установлении чистоты синтетического пептида ограничивались элементарным анализом и определением оптического вращения. Оптическая гомогенность не была предметом исследования, хотя она имеет очень большое значение при сравнении синтетических и природных соединений Для установления конфигурации аминокислотных остатков, входящих в состав пептидов, было предложено применять ферментативный гидролиз с помощью тщательно очищенных лейцинамино-пептидазы, трипсина и химотрипсина 177. Количественный гидролиз синтетического пептида этими ферментами свидетельствует об исключительном содержании аминокислот -ряда. Весьма перспективным методом контроля оптической чистоты синтетических пептидов является газо-жидкостная хроматография. Целый ряд работ 178 свидетельствует о том, что возможно разделение антиподов аминокислот (вернее, их производных, например N-три-фторацетильных 179 или ментиловых эфиров N-трифторацетиламино-кислот 180), методом газо-жидкостной хроматографии. Этот метод достаточно чувствителен с его помощью можно обнаружить даже весьма небольшие примеси Д-аминокислот. [c.123]

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]

Однако в случае а-химотрипсина структура и конфигурация вторичных аминокислотных остатков вносят незначительные изменения в константу ингибирования [2597,2599]. Был отмечен различный тип ингибирования гидролиза химотрипсином п-нитроанилида сукцинилфенилаланина и трипептидного субстрата Уа1ТугС1у ингибитором С1уТуг- -А1а [2597 J. [c.245]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология