Пользовательский поиск

Специфичность ферментов: молекулярное приближение

Механизмы выбора ферментом субстратов находят прямое подтверждение при рассмотрении трехмерных моделей белков и их активных центров. Проанализируем некоторые хорошо изученные ферментные системы.

Продолжение ниже

Ферменты в нетрадиционных средах. Мицеллярная энзимология

Ферменты в естественных условиях работают в водной среде или на границе раздела фаз мембрана — водная среда. Развитие ме­тодов химической ...

Читать дальше...

всё на эту тему


Сериновые протеазы. Ферменты, содержащие в качестве нуклеофильного реагента гидроксильную группу серина, формирующую в процессе катализа лабильный интермедиат в виде ацилфермента, образуют большое семейство, имеющее общие генетические корни. Это следует из анализа первичной последовательности аминокислот полипептидной цепи. Во-первых, эти белки имеют высокую степень гомологии (30 % и выше), т.е. значительное число позиций аминокислот совпадает. Во-вторых, для этих белков может быть построено филогенетическое дерево, белки могут быть объединены в определенные кластерные группы, и последние могут быть расположены в последовательности по принципу минимальных замен.

Как известно, сериновые протеазы характеризуются различной специфичностью, что позволяет разделить их на группы в классификации ферментов. Химотрипсин гидролизует пептидные связи преимущественно гидрофобных ароматических и алифатических аминокислот. Трипсин способен расщеплять полипептидную цепь по положительно заряженным аминокислотам лизину и аргинину, эластаза — по лейцину, валину, аланину.

Для анализа из базы данных SWISSPROT были выбраны протеазы химотрипсиновой, трипсиновой и эластазной специфичности, охарактеризованные по последовательности аминокислот и третичной структуре. Всего в группе оказалось 25 белков. Ферменты, выделенные из различных биологических источников (органов человека, мыши, крысы, свиньи, птицы), имеют различные последовательности аминокислот в полипептидной цепи, но все последовательности оказались родственными. Все белки образуют филогенетическое дерево. Концы ветвей филогенетического дерева — это анализируемые белки. Пересечения отдельных ветвей — гипотетические белковые структуры, мутации которых обеспечивают переход от одного белка к другому. Видно, что, во-первых, все белки имеют гипотетического общего предшественника (центральная точка). Во-вторых, все белки распадаются на три главные ветви в соответствии с их специфичностью.

Как известно, N-ацильный фрагмент субстрата фиксируется в активном центре за счет образования водородной связи с Ser-214, а также за счет гидрофобных взаимодействий радикала R2. Для всех субстратов сериновых протеаз как природных, так и синтетических на основе аминокислот этот фрагмент субстрата одинаков. Как следствие, для семейства сериновых протеаз этот участок полипептидной цепи предельно консервативен. Для всех химотрипсинов и трипсинов это участок VSWG. Для эластаз происходит изоморфное замещение триптофана на фенилаланин, и у части эластаз Gly-216 замещен на Val, Val-213 замещен на Thr. Действительно, центр фиксации N-ацильного фрагмента и радикала R2 субстрата представлен гидрофобной областью, содержащей также Ser-214, способный образовывать водородные связи.

«Узнавание» и выбор субстратов обсуждаемыми протеазами происходит за счет взаимодействия с белком радикала R. Переход от специфичности а-химотрипсина к трипсину осуществляется за счет введения в «узнающий» центр анионного фрагмента путем замены Ser-189 на Asp-189. Это главная мутация, обеспечивающая изменение специфичности. Переход от трипсина к эластазам обеспечивается обратной заменой аспарагиновой кислоты на серин. По этому центру связывания трипсины отличаются от химотрипсинов замещением Met-192 на глутамин; в эластазах эта аминокислота заменена на аспарагиновую.

Главный «гидрофобный карман», в котором фиксируется фрагмент R, для химотрипсина и ряда субстратов трипсина и эластазы, образует, по-видимому, участок цепи 225 — 228. Для всех ферментов это мотив Pro-225 — Gly-226 — Val-227 — Туг-228 с изоморфной заменой Туг на Phe для эластаз. Для эластаз также характерно ограничение «гидрофобного кармана» введением положительного заряда Lys в позицию 224.




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".