Химия протеолиза - Антонов В.К.
Скачать (прямая ссылка):
РИС.16. Стереопара, иллюстрирующая сходство третичных структур а-литической цротеазы (тонкая линия) и цротеазы А из Streptomyces grteeue (жирная линия) [1257]
Значительно отличается от рассмотренных выше ферментов третичная структура субтилизинов BPN' и ВасШиз amylofaclens [1248-1250]. У субтшшзина семь а-спиральных сегментов, Е^тчакщих каждый по 7-10 аминокислотных остатков. Кроме того, имеются шесть параллельных p-слоев и два антипараллельных. Последние проходят через всю глобулу и составляют основу гидрофобного ядра молекулы. Довольно большое число падофобных остатков в субтилизинах контактирует с окружающим растворителем.
Несмотря на рушественные отличиг в строении субтилизинов от строения других изученных сериновых протеаз, области, важные для катализа у всех ферментов этой группы, строение которое известно, весьма сходш (см. разд.
2.6;). Структура сериновой Я-алаиьлсарбокли-пешидазы сдаественно отличается от таковой дгя типичных серинозык прот< аз [1260]. Этот фермонт построен из а/p-кластера и нескольких р-складчатых тякей. В области остатка Ser37 расположен субстрэтсвязнвао-щий центр, так что Р лактамное кольцо примыкает к гидроксильной группе серинового остатка.
Следует упомянуть также данные электронной микроскопии мультикаталитических протеиназ. Оказалось [1298,1299] (рис. 17), что эти ферменты образуют цилиндрический комп-
о о
леке диаметром 110 А и высотой 160 А, состоящий из четырех кольцевых образований.
а б
Рис.17. Схема строения мультикаталитических протеиназ а - по данным электронной микроскопии. Размеры: D=11 нм, Н=16 нм, d=4,3 нм; б - гипотетическая модель субъединичной организации [1298]
2.5.2. Цистеиновые аыидгидролазы
Из этой групш ферментов пространственная структура с достаточно высоким
о о
разрешением известна лишь для папаина (1,65 А) и актинидина (1,7 А). Оба фермента очень близки по своей пространственной организации. Оба они имеют четко выраженную двухдоменную структуру. У папаина домен L образуется остатками с 10 по 111 и с 208 по 212, а домен R - остатками с 1 по 9 и с 112 по 207, т.е. в оба входят как остатки К-концевой, так и С-концевой последо-
Рис.18. Стереоизображение доменов L (N-концевой) и R (С-концевой) папаина [1262]
Пунктирными линиями изображены водородные связи между атомами основной цепи
вательности. Оба домена имеют "ядра", образованные боковыми цепями неполярных остатков, тогда как поверхность их контакта образована в основном боковыми цепями полярных аминокислот и содержит значительное число молекул связанной' воды. Из трех дисульфидных мостиков два (22-63 и 56-95) включены в домен L и один (153-200) - в домен R (рис.18). Вторичная структура папаина и актинидина относится к типу а+р (см. рис.10), причем домен L содержит преимущественно а-спиральные конформации, а домен R - в основном нерегулярные, скрученные p-слои. В папаине содержатся три спиральных участка (остатки 24-43, 50-57 и 67-78) в домене L и два спиральных участка (117-127 и 138-143) в домене R. Средняя длина водородных связей в спиральной структуре
о о
2,98- 2,99 А, что выше, чем для идеальной «.-спирали (2,87 А).
Участок p-структуры домена R состоит в основном из четырех антипарал-лельных тяжей. Почти все остатки, входящие в р-CTpyKTypv имеют двугранные углы <ф>м-121 ° и <ф>и143°, что характерно для цравоскрученных р-складчатых листов. Все четыре центральных тяжа p-структуры погружены в область домена R. Они построены преимущественно из неполярных аминокислотных остатков, причем полярные остатки расположены на концах тяжей.
Как уже указывалось, каждый домен имеет гидрофобное ядро, образованное боковыми цепями неполярных остатков аминокислот. Это преимущественно остатки валина, лейцина и изолейцина. Что касается ароматических остатков, то они лежат в основном на периферии близко к ее поверхности или даже на поверхности так, что одна часть ароматического кольца контактирует с раствором. Практически не ньблюдается ориентаций, типичных для ¦гс-тс-взаимодейст-вий.
Остатки заряженных аминокислот расположены на поверхности молекулы, однако они не образуют какого-либо участка с высокой концентрацией зарядов, а распределены достаточно равномерно. Одна основная заряженная группа (Lys181) и три кислых группы (Glu35, Glu50 и Glu52) погружены внутрь молекулы и недоступны растворителю. Заряды некоторых из этих групп (но не всех) нейтрализованы.
Интересно отметить, что как в актинидине, так и в папаине один из остатков пролина (Pro155) находится в цис-конфигурации.
2.5.3. Аспартатные аыидгидролазы
о
Кристаллографический анализ с разрешением менее 3 А был осуществлен для ряда аспартатных протеиназ животных, микроорганизмов и вирусов. Несмотря на заметные различия в последовательности аминокислот пепсина и ферментов из микроорганизмов, пространственно эти протеазы оказались очень сходными (см., например, рис.19). Характерным для этих ферментов является наличие, как и в случае цистеиновых протеаз, щухдоменной структуры. Более тоге, внимательное изучение хода полипептидной цепи в пепсине позволило Изоо,
