Химия протеолиза - Антонов В.К.
Скачать (прямая ссылка):
2.4.1. Сериновые амидгидролазы
Довольно условно ферменты этой группы можно разделить на четыре подгруппы:
1) протеазы поджелудочной железы, 2) ферменты крови, 3) ферменты беспозвоночных, 4) микробные амидгидролазы.
Внутри кавдой подгруппы наблюдается особенно высокая степень гомологии в первичной структуре. Сходство в структуре ферментов, относящихся к разным
5. BJC. Антонов
подгруппам, в целом менее выражено. Следует подчеркнуть, что при сравнении первичных структур разных белков очень важен метод, используемый для этой цели. Эволюционные взаимоотношения белков группы сериновых протеаз характеризуются или общим числом случайных эволюционных изменений, или минимальным числом оснований, различающихся в ДНК, кодирующих данные белки (таЛп.13).
Как видно из табл.13, наименьшие отличия наблюдаются у одинаковых ферментов различного происхождения (например, трипсина быка и свиньи). Для отдаленных видов, как, например, трипсины млекопитающих, с одной стороны, и акулы - с другой, различия заметно выше. Что же касается разных подгрупп (трет..бин и ферменты поджелудочной железы), то отличия здесь еще более существенны.
Наиболее исследованными ферментами группы протеаз поджелудочной железы являются химотрипсин А и трипсин. Химотрипсин А известен в нескольких формах, образующихся из зимогена - химотрипсиногена А - при его активации. Чаще всего используют химотрипсин Аа (или а-химотрипсин), представляющий собой трехцепочечный белок с короткой (13 остатков) A-цепью и более длинными
Таблица 13. Сравнение первичны.» структур лротеаз позвоночных* [1203]
Фермент Химо Химо Эластаза Трипсин Трипсин Трипсин
трипсин А трипсин В свиньи быка свиньи акулы
Химотрипсин В 138 (62) - - - -
Эластаза свиньи 723(192) 723(192) - - - -
Трипсин быка 744(163) 633(171 ) 788(187) - - -
Трипсин свиньи 463(153) 519(162) - (188) 71 (46) - -
Трипсин акулы 767(171 ) 753(172) 978(192) 358(110) 353(104) -
Тромбин (В-цепь) 1006(197) 1336(204) 886(216) 790(181 ) 703(175) 754(184)
*Цифры означают общее число случайных эволюционных изменений.
В скобках - общее минимальное число ра: личлощихся оснований в ДНК.
В-(131 остаток) и С-(195 остатков) цепями, связанными мевду собой пятью ди-сульфидными мостиками. Соотношения мевду а-химотрипсином и другими химо-трипсинами показаны ниже [12051:
1 13 14. 15 16 14.6 147 148 149 245
H2N-Cys-------Leu-Ser -Arg-Ile-------Туг -Thr-Asn-Ala-------AsnOH
Химотрипсиноген A
Разрывы 13-14 - 7с-химо трипсин,
13-14: 15-16 - S-химотрипсин,
15-16; 1^6-147 - ^.-химотрипсин,
15-16; 148-149 - оьхимотрипсин,
13-14; 15-16; 146-147 - а (х)-химотрипсин,
13-14; 15-16; 146-147; 148-149 - а(ч)-химотрипсин.
трипсин также существуем в нескольких формах [292,1206,1207].
Квоме одноцепочечного p-трипсина, обнаружены Арменты с разрывами поли-
пептидной цепи в положениях Lys131-Seri32 (а-трипсин), Arg105-Val1 Об (7-трипсин) и Lys49-Ser50 (S-трипсин). Последний сохраняет около 10% активности (3-формы.
Практически отсутствует гомология первичных стру!тур протеаз животного и микробного происхождения. Но и в этих случаях наблюдается сохранение небольших последовательностей на определенных участках молекул ферментов у животных и некоторых микроорганизмов. Так, типичные панкреатические протеа-зы - химотрипсин, трипсин и др. - имеют сходные последовательности в области остатков Seri 95 (нумерация по последовательности химотрипсина), His57 и N-концевого участка с такими микробными протеазами, как а-литическая проте-аза Lyaobacter sp. и протеаза А проназного комплекса Streptomycea grlaeua. Как видно из табл.14, значительный консерватизм в первичных структурах сравниваемых участков наблюдается для сериновых протеаз поджелудочной железы, плазмы крови, лизосомных сериновых зндопептидаз, коллагеназ и лишь нескольких микробных ферментов. Все они имеют разветвленный гидрофобный остаток (изолейцин или валин) на N-конце, остатки Val и Gly в положениях 2 и 4 соответственно, одинаковую последовательность AlaAlaHlsCys в положениях 55-58 и последовательность GlyAspSerGlyGlyPro в положениях 193-198. Большинство микробных сериновых протеаз существенно отличаются от протеаз животных и в этих участках, однако внутри каждой группы постоянство последовательностей весьма устойчиво. Интересно отметить заметное сходство микробных протеаз, В-аланилкарбоксипептидаз и (Э-лактамаз I в области остатков 190-200. Хотя последовательности здесь неидентичны, все же замены имеют в большинстве случаев эквивалентный характер, т.е. Thr -» Ala, Thr -» Mot и т.п. Несмотря на резкие отличия в последовательностях аминокислот у протеаз животного и микробного происхождения, зти ферменты довольно сходны в отношении пространственной структуры каталитически важных участков. Протеазы животных являются, по-видимому, продуктом дивергентной эволюции, т.е. происходят от общей для них сериновой "пропротеазы", возникшей на ранних этапах развития организмов. Микробные протеазы по отношению к протеазам животных - пример конвергентной эволюции, в ходе которой разные организмы выработали общий механизм катализа, исходя из разных белковых структур.
