Химия протеолиза - Антонов В.К.
Скачать (прямая ссылка):
* *
0,35 1 ,02
0,028 0,777
1].
1.4. Производные аминокислот и пептидов
Кроме состояния самой расщепляемой группы важными характеристиками субстратов протеаз являются свойства боковых цепей аминокислотных остатков и их конформация. Структура и свойства боковых цепей природных аминокислот варьируют в широких пределах. С точки зрения ферментативного катализа наиболее существенными характеристиками являются зарядовое состояние боковой цепи, ее размер, гидрофобность, конформация как основной цепи полипептида, так и боковых цепей и конформационная подвижность. Эти свойства будут рассмотрены в этом разделе на примере ациламинокислот и простых пептидов.
1.4.1. Состояние ионизации и гидрофобность
Боковые цепи аминокислотных остатков по их состоянию ионизации в нейтральных водных растворах можно разделить на три группы: нейтральные, слабокислые и основные (табл.9). При pH 7 боковые цепи остатков аспарагиновой и глутаминовой кислот несут отрицательные заряды, боковые цепи остатков лизина, аргинина практически полностью протонированы и несут положительный заряд, а боковая цепь гистидина и в меньшей степени цистеина имеют лишь частично положительный и отрицательный заряды соответственно. Фенольный гидроксил тирозина при этом значении pH протонирован и электронейтрален. Ин-дольная группа триптофана имеет рй0 около -2 и может рассматриваться как нейтральная.
Количественной мерой степени гидрофобности аминокислотных остатков служит изменение свободной энергии, приходящееся на боковую цепь свободной
аминокислоты при ее переносе из неполярного или малополярного растворителя в воду.- Существуют разные шкалы гидрофобности, когда в качестве растворителя используют этиловый спирт [1181, к-октанол [119] (коэффициент тс), гептан [121] и др. Применяют также шкалы, основанные на степени удерживания при высокоэффективной жидкостной хроматографии аминокислот [122] или показатель, равный изменению свободной энергии при переносе боковой цепи из вакуума в воду [120]. Эти показатели часто по-разному характеризуют боковые цепи аминокислот в отношении их гидрофобности. Так, например, при переносе из спирта в воду остатки лизина, аргинина и гистидина характеризуются как сла-
Таблица 9. Значение рК и степени гидрофобности боковых цепей аминокислот
Аминокислота R р к aG, 7U д G,
с а ккал/моль; [119] ккал/моль;
спирт-вода вакуум-вода
[118] [120]
Глицин Н 0 0 . +2,39
Аланга снз +0,73 +0,Ь0 +1,94
Валин СН(СН3)г +1,69 +1 ,53 +1,99
Лейцин СН2СН(СН3)г +2,42 +1 ,98 +2,28
Изолейцин СН(СН3)С2Н5 +2,97 +2,04 +2,15
Серин СНг0Н +0,04 -1 ,03 -5,05
Треонин СН(СН3ЮН +0,44 -0,77 -4,88
Аспарагин СНгС0КНг -0,01 -1 ,68 -10,95
Глутамин (СНг)2С0Шг -0,1 I -10,20
ГО
го
Аспарагиновая СН?С00Н 3,65 +0,54 -0,72 -9,68
кислота
Глутаминовая (СНг)2С00Ч 4,25 +0,55 +0,29 -9,38
кислота
Гистидин ~СН;ГТ=1 6,0 +1,4 - -10,27
Лизин (СНг)дИЧ2 Ю,5 +1,5 +1 ,45 -9,52
Аргинин (ОН ) КНС(:КН)Ш 12,5 +0,73 - -19,92
Цистеин CH2SH 8,2 +0,65 - -1 ,24
Тирозин CH„CJR -ОЙ -п 10,0 +2,87 - -6,11
2 6 4
Фенилаланин СН2С6Н5 +2,65 +2,69 -0,76
Триптофан н +3,0 -5,88
Цистин -CH2-S -S-WI - +1,3 - I
V
СО
Метионин (CH2)2SCH3 +2,6 - -
Пролин -(СН2)3- - +1,2 ---
бо гидрофобные, что обусловлено наличием у них значительного числа метиленовых и метановых звеньев, вклад которых превышает вклад заряда. Эти же остатки, как показывает изменение свободной энергии при переносе из ракуума в воду, являются наиболее гидрофильными (см. табл.9).
Следует заметить, что представление об аддитивности индексов гидрофобности, по-видимому, не всегда соблюдается. Было показано [123], что полярные боковые цепи являются заметно более гидрофобными в составе белков и олигопептидов, чем в свободных аминокислотах, из-за влияния фланкчрующиг пептидных связей. Образование а-спирал!ной конформации несколько снижает гидро-фобность большинства боковых цепей аминокислот.
