Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Антонов В.К. -> "Химия протеолиза " -> 165

Химия протеолиза - Антонов В.К.

Антонов В.К. Химия протеолиза — М.: Наука, 1991. — 504 c.
Скачать (прямая ссылка): himiyaprotezana1991.djvu
Предыдущая << 1 .. 159 160 161 162 163 164 < 165 > 166 167 168 169 170 171 .. 278 >> Следующая

У металлзависимых ферментов роль электрофила, по-видимому, играет ион Zn2+. Этот ион в карбоксипептидазе А и других сходных ферментах может включать в свою координационную гфапу не только молекулы воды, но и атом кислорода карбонильной группы субстрата [3244,3261,3262]. Карбонильная группа, по-видимому, входит во внешнюю координационную сферу металла, смещая молекулу воды. Это подтверждается неспособностью Со3+-карбоксипептидазы А с октаэдрической координацией металла связывать пептиды и эфиры [3263]. Анало-±’ично связывание субстрата происходит у термолизина и дипептидилкарбоксч-пептидазы [3244]. У карбоксипептидазы А и термолизина остатки гистидина (His69 и His142 соответственно), связанные с ионом Zn2+, своим Иег-ат^мом образуют Н-связь с остатками аспарагиноьой кислоты (Asp142 и Asp170), что может влиять на нуклеофилыюсть ассоциированной с Zn2+ воды [3264].
Роль электрофила аспартатих протеаз приписывалась атому водорода, расположенному между карбоксильными группами остатков Авр32 и Авр215 [1345]. В связи со сказанным выше эффективное действие этого атома водорода на расщепляемую связь может быть лишь в том случае, если он протонирует атом кислорода субстрата, а не просто образует с ним водородную связь. Одчако расстояние между этим протоном и карбонильным кислородом субстрата, по-видимому, слишком велико для образования прочной водородной связи. Теоретический расчет [3265], основанный на кристаллографических данных, не подтверждает возможности протонирования кислорода расщепляемой группы даже в тетраэдрическом промежуточном соединении. Согласно кристаллографическим данным кратчайшее расстояние между гидроксильным кислородом ингибитора, моделирующего
о
тетраэдрическое соединении, составляет 2,7 А [3073].
7.6. Нуклеофильная атака. Э^эчентарный акт
Как было показано в разд.7.2, у сериновых протеаз в продуктивном фермент-субстратном комплексе каталитически активная гидроксильная группа находится в нейральной ф_рме и не может ионизоваться путем переноса протона на ими-дазол HIs57, поскольку "система переноса заряда” отсутствует. Кроме того, хотя карбонильная группа и образует водородные связи с NH-группами Seri 95 и С.у193, эти водородные связи лишь слабо поляризуют карбонил. В такой системе эффективность катализа не может быть высокой. По-видимому, основным фактором, об-зсшчивамцим эффективное протекание реакции, является нарушение резонансной стабилизации расщепляемой связи. Есть все основания предполагать, что уже в основном состоянии реагирующей системы (в продуктивном фер-
мент-субстратном комплексе) резонансная стабилизация амидов нарушена, главным- образом, за счет пирамидализации связи (см. разд.6.5.2).
При -некоторой начальной степени пирамидализации, определяемой структурой фермент-субстратного комплекса, дальнейшее уменьшение резонансной стабилизации амида (и увеличении степени пирамидализации) зависит в основном от расстояния между карбонильным углеродом субстрата и От-атомом серинового гидроксила (см. разд.3.3.1). Любая тепловая флуктуация, приводящая к сближению этих атомов, будет, с одной стороны, увеличивать степень пирамидазш-зации амидной группы, повышая положительный заряд на карбонильном углероде и снижая ти-порядки связей С-N и С-0, а с другой - ослаблять связь 0-Н в атакующей спиртовой группе, увеличивая тем самым ее нуклеофильность.
Такая флуктуация "автоматически" приведет к возникновению связи 0-С, т.е. образованию тетраэдрического промежуточного соед-тнения. Решающим здесь должно быть состояние амидной связи до начала реакции и исходное расстояние между от (Seri95) и С'(карбонил). Можно думать, что специфичность субстрата определяется именно этими двумя факторами, и у наиболее специфических субстратов степень пирамидализации и ОТ-С* -расстояние в основном состояь ш системы оптимальны.
Изложенные представления о прохождении элементарного акта нуклеофильной атаки у сериновых протеаз согласуются с квантово-химическими расчетами
Рис.108. Зависимость степени пирамидализации (Aq) амидной группы в N-ме-
тилацетамиде от расстояния мевду нуклеофилом и карбонильным С-атомом
1- метанол; г- метоксианион;
3- метилтиолатанион;
4- вода, формиат-ион [1477]
[1477,3266,3267]. Изменения степени пирамидализации амидной группы в зависимости от расстояния между различными нуклеофилами и карбонильным атомом углерода было рассчитано полуэм-пирическим методом CND0/2 (рис.108).
о
Экстраполяция полученных прямых на расстояния, превышающие 2,5 А, показывает, что даже на таких расстояниях наблюдается индуктивное влияние заряженных нуклеофилов на состояние ^бридстзации карбонильного С-атома, приводящее к энергетически предпочтительной, частично пирамидализованной структуре амидной группы. В случае спиртового гидроксила на расстояниях, соответствующих сумме Ван-дер-ваальсовых радиусов спиртового кислорода и карбонильного
О
углерода (около 3,2 А; см. табл.66), степень пирамидализации все же очень
Предыдущая << 1 .. 159 160 161 162 163 164 < 165 > 166 167 168 169 170 171 .. 278 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed