Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Антонов В.К. -> "Химия протеолиза " -> 160

Химия протеолиза - Антонов В.К.

Антонов В.К. Химия протеолиза — М.: Наука, 1991. — 504 c.
Скачать (прямая ссылка): himiyaprotezana1991.djvu
Предыдущая << 1 .. 154 155 156 157 158 159 < 160 > 161 162 163 164 165 166 .. 278 >> Следующая

Замена в трипсине остатка Asp102 на Asn [3185] методом направленного мутагенеза приводит к сильному (в «104 раз) падению активности в нейтральной среде. Мутантный фермент почти не отличается по структуре от нативного [2124].
Таким образом, по крайней мере в свободном ферменте и, скорее всего, в фермент-субстратных комплексах "система переноса заряда" отсутствует, а каталитическая "триада” может быть описана схемой:
с>?7 Ser195
0 His57_________I
Asp102-c^ I 7 iH.
4)7.........HNs^N...i..H-0/ 2
Квантово-химические расчеты [3186-3191] также подтвердили наличие высоких барьеров для переноса протона от Ser195 на His57. С представлением о функционировании Sen 95 в неионизированной форме согласуются и данные химической модификации химотрипсина [3152], а также данные по влиянию растворителей на скорость деацилирования ацилхимотрипсинов [3192].
По-видимому, роль Asp102-His57 водородной связи заключается в фиксации ориентации имидазольного кольца и распределения в нем электронной плотности, соответствующей выгодному для катализа строению тс-туатомера [2350,3193]
7U
т:
а также в стабилизации положительного заряда на имидазолий-катионе на последующих стадиях катализа [21893.
У цистеыювых цротеаз нет чего-либо подобного "системе переноса заряда". Как уже отмечалось выше (см. также разд.5.2.3), состояние каталитически активных групп в папаине отвечает структуре -ионной пары
атома с карбонильной группой остатка Asn175 [31221.
Нуклеофильность тиолат-ионов достаточно велика, и они могут эффективно реагировать с карбо*лл!ной группой субстрата. Исследования модельных реакций показывают, однако (см. разд.3.4.4), что тиолы довольно инертны в отношении реакций с амидами. Определенные трудности могут возникнуть также при описании последующих стадий катализа.
У аспартатных протеиназ карбоксильные группы остатков Asp32 и Авр215 лежат в одной плоскости и образуют между собой прочную водородную связь. Кроме того, кавдый из атомов кислорода карбоксильных групп связан системой Н-связей с другими аминокислотными остатками и молекулами растворителя (см. рис.100). Так, карбоксильная группа Asp32 связана с гидроксильной группой Ser35 и NH-группой Gly34, a Asp215 - с гидроксилом Thr218 и NH-группой Gly217. Кроме того, атомы кислорода карбоксильных групп остатков Asp32 и Asp215 расположены на расстоянии, достаточном для образования водородных связей с двумя молекулами воды [3131,31941-
Как уже отмечалось выше, такая симметрия в расположении карбоксильных групп предполагает сходство в значениях их рК&. Однако колоколообразная рН-зависимость катализа этими ферментами и другие факты свидетельствуют о различии в рК Азр32 и Asp215.
Причина этих различий может быть связана с тем, что отрыв протона, рас-положенногс между этими остатками, приводит к появлению двух близко расположенных отрицательных Зарядов, которые из-за системы водородных связей требуют большой энергии для их удаления' одного от другого. Ситуация здесь напоминает ту, что наблюдается у конформационно закрепленных дикарбоновых КИСЛОТ [2574,3165,3194].
У металлсодержащих протеаз центральную роль в катализе играет ион Zn2+. Этот ион может координировать 4-6 лигандов [3195], включая молекулу воды. Диссоциация координационно связанной воды, очевидно, происходит в области нейтральных pH (см. разд.5.2.3). Если именно эта молекула воды атакует субстрат, то в оптимуме pH СЕ гакционирования ферментов этой группы концентрация ионов ОН- будет практически равна концентрации фермента. Однако нуклеофильность связанного с металлом иона ОН- (как и его рКа) должна резко снизиться.
Таким образом, ни у одного из рассмотренных типов амидгидролаз нельзя ожидать высокой нуклеофильности атакующих субстратный карбонил каталитичес-
Cys 25 ------S О
Н
His 159 -г—N
Н
Ориентация имидазола, по-видимому, стабилизирована водородной связью NS1
ких группировок. Эффективность нуклеофильной атаки должна достигаться за счет каких-то других механизмов.
7.3. Состояние расщепляемой группы субстрата
Увеличение реакционной способности гидролизуемой связи по отношению к слабым нуклеофилам возможно, если уменьшить степень резонансной стабилизации этой связи. Это, в свою оч?.редь, должно происходить при выводе амидной связи из копланарности. Возможны два способа нарушения копланарности плоской амидной группы - "пирамидализация" (bending) и "скручивание" (twisting):
Оба способа ведут к изменению сопряжения свободной пары электронов атома азота и тс-электронов карбонильной группы и различаются тем, что в первом случае карбонильный С-атом выходит из плоскости, образованной атомами О, и N, а во втором - он остается в этой плоскости. Обе эти д^формаци, если они не очень велики, не требуют значительных энергетических затрат. Даже в случае этилена "скручивание” вокруг двойной связи С-С на 20° сопряжено с затратами около 2,5 ккал/моль [3196].
Предыдущая << 1 .. 154 155 156 157 158 159 < 160 > 161 162 163 164 165 166 .. 278 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed