Химия протеолиза - Антонов В.К.
Скачать (прямая ссылка):
Как и следовало ожидать на основании сравнения последовательности аминокислот, сходные по первичной структуре белки имеют сходные пространственные структуры. Поэтому целесообразно далее рассматривать особенности третичной структуры амидгидролаз внутри каждого типа ферментов.
2.5.1. Сериновые амидгидролазы
Сериновые протеазы животного происхождения - химотрипсины, трипсин и эластаза, имеющие значительное сходство в последовательности аминокислот, -также весьма близки и по третичной структуре (рис.14).
Остановимся более подробно на описании а-химотрипсина. Полипеп-тидные цепи в нем образуют систему антипараллельных (3-шпилек, связанных сеткой водородных связей. Два коротких а-спиральных участка расположены в С-концевой области цепи С (остатки 232-245) и в области остатков 165-172. Большинство (3-шпилек свернуты такда образом, что
Рис.14. Сравнение хода и эластазы (В) [1222]
полипептидной цепи а.~химо трипсина (А), трипсина (Б)
РИС.15. Стереопары, показывающие структуру "цилиндров" I (а) и II (0), образованных полипептидными цепями в а.-химотрипсине [1221]
образуют как бы два искаженных цилиндра (рис.15).
Цилиндр I включает остатки 29-112 и состоит из шести антипараллсльных цепей. Цилиндр II образуется остатками 133-230 и также включает шесть анти-параллельных отрезков полипептидной цепи. Четыре из пяти дисульфидных мостиков входят в состав этого цилиндра.
Боковые группы гидрофобных аминокислот ориентированы внутрь цилиндров, а гидрофильные, как правило, расположены на их поверхности. Оба цилиндра соприкасаются дру^ с другом, причем некоторые остатки гидрофобных аминокислот ориентированы в область контакта (Тгр29, 11е47, Тгр51, Val53, Phe89,
Ile103, Leu105 и 11е212). С-концевая а-спираль также контактирует с обоими цилиндрами. В области контакта расположено около 10% молекул воды, связан-
ных с белком. Примерно такое же количество молекул воды локализовано внутри глобулы. Остальные 8056 связаны с поверхностью молекулы белка [12251-
Конформация основной цепи большинства остатков попадает в разрешенные области на диагралме двугранных углов фиф [1221].
Следует отметить, что а-химотрипсин кристаллизуется в виде димера. Обе молекулы в димере практически одинаковы в отношении конформации основной цепи. Однако конформация боковых цепей, особенно в области межмолекулярных контактов, заметно отличается. То же справедливо цри сравнении а-химотрип-сина с кристаллами мономерного 7-химотрипсина [1224,1226].
Эластаза и трипсин построены очень сходным образом. Оба эти фермента также состоят из двух доменов, тесно контактирующих один с другим. Так, в эластазе шесть N-концевых антипараллельных тяжей и шесть С-концевых тяжей образуют два цилиндра, внутренние полости которых, содержащие боковые цепи гидрофобных аминокислотных остатков, представляют собой "гидрофобные ядра" молекулы. Четыре дисульфидные связи эластазы участвуют в стабилизации структуры цилиндров и расположены в местах, эквивалентных положению соответствующих связей в химотрипсине и трипсине. К этим цилиндрам примыкает С-спиральный участок, который в эластазе образуют остатки 234-244 [1240].
Весьма сходными с этими тремя - ферментами являются структуры панкреатического калликреина А [12431, тонина [12441 и химазы II тучных клеток [12451- Основные различия здесь связаны с наружными петлеобразными структурами. Так, у калликреина структуры, окружающие субстратсвязывающий участок, более комгактны, чем у трипсина. Аналогичные отличия наблюдаются и у тонина - фермента близкого калликреину. Имеются отличия и в структуре самих связывающих субстрат участког этих ферментов, отражающие различие в их специфичности (см. гл.6).
Две микробные протеазы - а-литическая и протеаза А из Streptomyces grl-зеиз - по своей первичной структуре, как было показано выше, довольно близки сериновым протеазам животных. Эта близость проявляется также и на уровне третичных структур [12971. Около ЬЬ% С^-атомов а-литической протеазы топологически эквивалентны соответствующим остаткам в эластазе [706]. Аналогично топологическая эквивалентность протеазы А и химотрипсина составляет 64%.
Следует отметить, что гомология первичных структур эластазы и а-литической
протеазы, а также протеазы А и химотрипсина существенно ниже и составляет
соответственно 18 и 21%.
Оба микробных фермента очень близки в отношении пространственной структуры (рис.16). Соответственно и гомология первичных структур этих протеаз составляет 35%. Топологическая эквивалентность этих двух протеаз составляет 82%. ПоЛШептидная цепь а-литической протеазы свернута так, что она образует два гидрофобных домена, каждый из которых включает четыре антипараллель-ные р-петли. Область контакта доменов заполнена боковыми цепями аминокислотных остатков и имеет довольно высокую электронную плотность. а-Спираль-ный участок протеазы включает лишь три витка (остатки 231-238). Интересно отметить, что один из остатков пролина (Рго99а) имеет цис-конфигурацию. Такое же положение наблюдается у соответствующего остатка в протеазах А и В Streptomyces grlseus.
