Химия протеолиза - Антонов В.К.
Скачать (прямая ссылка):
ченных производных папаина [1338] составляет около 10 А. В фицине эта вели-
чина несколько меньше (<=*8 А) [1339].
В цистеиновых протеиназах не обнаружено групп, которые могли бы играть регуляторную роль, подобную той, какую выполняют остатки Asp194 и 11е16 в а-химотрипсине.
2.6.3. Аспартатные амидгидролазы
Аспартатные амидгидролазы функционируют в кислой или слабокислой среде, и поэтому, естественно, было ожидать, что в качестве каталитически активных групп у этих ферментов выступают карбоксильные группы, практически единственные в белках, способные ионизироваться в этих условиях. Действительно, было обнаружено [1340,1341], что некоторые реагенты на карбоксильные группы полностью инактивируют аспартатные протеазы. К таким реагентам относятся диазокетоны - производные ациламинокислот и пептидов [1342,1343], а также некоторые эпоксисоединения [1344]. Диазокетоны в присутствии солей меди реагируют с одной и вполне определенной группой в пепсине - карбоксильной группой остатка Asp215. Реакция идет, по-видимому, через образование карбе-на, который и является реакционноспособной частицей (см. гл.5).
Анализ последовательности аминокислот вблизи мсинфицируемой группы у разных аспартатных протеиназ показал значительную консервативность этого участка (см. табл.16).
Эшксисоединения, например гс-нитрофеноксипропилоксид
реагируют с другой карбоксильной группой, принадлежащей в последовательности пепсина остатку Asp32 [1344]. Кроме того, этот реагент в определзнных условиях реагирует также с остатком Asp215, присоединяясь своей вторичной гидроксильной группой [1345]- Последовательность остатков в области Asp32 также весьма консервативна. Обращает на себя внимание сходство в последовательностях пептидов в области Asp32 и Asp215, что, по-видимому, обусловлено эволюционными особенностями аспартатных протеиназ, о которых говорилось выше.
Оба каталитически важных остатка Asp32 и Asp215 расположены в глубине протяженной щели, образованной двумя доменами белка и пересекающей практически всю глобулу (рис. 26). Карбоксильные группы этих остатков расположены близко одна от другой и образуют между собой водородную связь. Остаток Asp32 погружен в глобулу 6ejiKa и образует водородные связи с От-атомом остатка Ser35, NH-группой остатка Gly34 в основной цепи и с молекулой воды.
О
О
О
Карбоксильная группа Asp215 находится в весьма сходном окружении. Она образует, кроме связи с Asp32, еще и водородные связи с От-атомом остатка Thr218, NH-группой остатка Gly217 и той же молекулой вода. Эта молекула воды (у пепсина N355) лежит между двумя карбоксильными группами активного центра в плоскости группы Asp215. Вблизи этих груш имеются еще по крайней мере две молекулы воды, одна из которых, по-видимому, играет важную роль в катализе (см. гл.7). Из других функциональных груш белка, расположенных в области активного центра, следует отметить СООН-группу Asp304, образующую Н-связь с пептидным карбонилом основной цепи остатка Thr216, ионную пару, образованную остатками Lys308 и Asp11, и гидроксильную грушу остатка
Рис.26. Активные центры четырех аспартильных протеаз, наложенные один на другой (стереоизображение)
Жирные линии - пепсин, • - вода; тонкие линии - пенициллопепсин, Д - вода; короткий пунктир - ризопуспепсин, ? - вода; длинный пунктир - эндотиапеп-син, о - вода [1270]
Туг75. Остаток Тут75 расположен в петле, частично прикрывающей щель активного центра. При повороте вокруг связи С^-С^ гидроксильная груша этого остатка сближается с карбоксильными грушами остатков Asp215 и Asp32.
В области активного центра расположены боковые цепи остатков Phe189 (в пенициллопепсине или Туг189 в пепсине), 11е213 и Туг299 (в пепсине Leu299), которые могут формировать гидрофобные связывающие участки фермента.
Значительно отличающаяся от рассмотренных выше ферментов - протеаза В Scytalldlum llgntcolum, нечувствительна к большинству специфических ингибиторов аспартатных протеаз. В активном центре этого фермента функционирует остаток глутаминовой кислоты [13463. Интересно, что последовательность аминокислот вблизи этого остатка гомологична последовательности в области активных центров других аспартатных протеаз: '
протеаза В: CysGlnThrAlalleLeuGluThrGlyPhe
пепсин: (32) PheTfcrValllePheAspThrGlySer
*
(215) AlalleLeuAspThrGlyThr
Наконец, следует упомянуть протеазы ретровирусов, которые, как указывалось, в димерном состоянии функционируют по типу аспартатных протеаз. Роль каталитически активного остатка у протеазы вируса иммунодефицита человека играет остаток Asp25. По-видимому, при димеризации этот остаток в каждом из протомеров занимает положение, соответствующее остаткам Asp32 и Asp215 в пепсине [1347].
2.6.4. Металлсодержащие анидгидролазы
Изученные в отношении структуры активного центра ферменты этой группы содержат связанные с белком атомы цинка. Несмотря на большие различия первичной структуры и пространственного строения двух основных представителей Zn-зависимых протеаз - карбоксипептидазы А и термолизина, строение их активных центров очень сходно [1348,1349].
