Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
гене в виде линейной последовательности нуклеотидов (см. гл. 11), можно
ожидать, что молекула фермента представляет собой одиночную
неразветвленную цепь из аминокислот. Однако, хотя эта идея в основном и
правильна, она представляется слишком упрощенной по следующим причинам:
(а) Хотя молекулы большинства низкомолекулярных ферментов (мол. масса
10 000-50 000) действительно состоят из •одной полипептидной цепи,
ферменты с большой молекулярной массой обычно представляют собой
ассоциаты из двух или более субъединиц, каждая из которых образована
одной полипептидной цепью (см. ниже разд. "Четвертичная структура" и
табл. 10.2). Независимо от того,'состоят ли ферменты из субъединиц или
представляют собой одноцепочечную молекулу, мол. масса полипептидной цепи
составляет обычно примерно 40 000 (см. рис. 10.1). По-видимому, мол.
масса ~ 10 000 является нижним пределом для 'белков, обладающих
ферментативной активностью (меньшую молекулярную массу имеют лишь
несколько ферментов). В то же время полипептидные цепи только очень
небольшого числа ферментов (например, некоторые аминоацил-тРНК -
синтетазы) имеют мол. массу свыше 100 000.
Структура ферментов
_гП '
-11 I 1 11 I П 1 I-I-i-I
О 20 40 60 80 100 120 140 ЧО3
Мол. масса
Рис. 10.1. Молекулярные массы субъединиц 294 ферментов.
(б) Хотя сами полипептидные цепи не разветвлены, разные участки одной и
той же цепи или разные цепи могут быть связаны несколькими мостиками. Это
либо дисульфидные мостики, образовавшиеся при окислении SH-групп двух
остатков цистеина в цепи, либо простетические группы, такие, как пор-
фириновое кольцо гема, соединенное с двумя участками цепи,, либо же атом
металла, являющийся частью активного центра фермента и соединенный
координационными связями более чем с одним аминокислотным остатком. Кроме
того, в ферментной молекуле имеется много водородных связей (обычно 100
или больше на молекулу) между разными группами цепи; и хотя каждая
одиночная водородная связь значительно слабее всех рассмотренных выше
связей, в совокупности они обеспечивают достаточно прочное связывание
различных участков цепи.
(в) Известно несколько низкомолекулярных ферментов, не являющихся
агрегатами из субъединиц в обычном смысле, молекулы которых образованы
тем не менее двумя и даже тремя
740
Глава 10
С-пептид
60-70%
Промежуточный продукт I
С-пептиЪ
4#^ ^Йа
*-у ,5-s4 А-цепь
оу)VV---------
Инсулин и С-пептиЪ
Рис. 10.2. Упрощенная схема превращения in vivo проинсулина крупного
рогатого скота в инсулин и С-пептид через известные промежуточные формы
проинсулина [2404].
полипептидными цепями. Примером такого фермента может служить
химотрипсин. Заметим, однако, что по крайней мере для двух случаев
наличие более чем одной цепи есть результат расщепления одиночной
полипептидной цепи предшественника в процессе активации. Этот процесс
наиболее ясно иллюстрируется образованием гормона инсулина [2404, 3408]
(рис. 10.2). Его предшественник - проинсулин--вначале формируется как
одиночная пептидная цепь. Два ее концевых участка соединяются вместе
двумя дисульфидными мостиками, в результате чего образуется кольцевая
структура. Затем трипсиноподобная пептидаза расщепляет эту цепь в двух
местах, высвобождая в
Структура ферментов
741
каждой точке по две аминокислоты, а средний участок цепи отщепляется. В
результате образуются три цепи: А- и В-цепи молекулы инсулина и цепь С
(на долю этой цепи приходится более четверти исходной молекулы), которая
отделяется.
Главная функция пептида С в составе исходной молекулы - обеспечить
образование мостиков между соответствующими остатками цистеина.
Химотрипсин, молекула которого также состоит из грех цепей, образуется
аналогичным образом из одноцепочечного предшественника (химотрипсиногена)
при. ферментативном расщеплении его в двух местах,, при этом в каждом
месте отщепляется по пептиду (рис. 10.3). В данном случае, однако, все
три образовавшихся отрезка цепи соединены дисульфидными мостиками и
остаются в составе молекулы фермента. Появление промежуточных форм в
обоих случаях обусловлено тем, что последовательность расщепления
соответствующих пептидных связей носит более или менее случайный характер
[3159].
Медленная активация
NHt
в
С
149
Ala
146 J
Туг---------'
-СООН
Неохимотрипсиноген
сА
в
147 148 Thr-Asn
с
э
-соон
Химотрипсиноген
т{
А 15 16
>4H:-?-Arg lieu
с
14 15 Ser-Arg
13 16
В
т + С
14 15
Ser-Arg
NI-Ь- Leu lieu ~ ч 149 146 )
-Ala Туг------------/
13
С
-СООН
сс-Химотрипсии
\
д 13 16 п
NH2- Leu lieu
с
149 146 Ala Туг
leu
! L
> /з- ст
-соон
-СООНп __ ...
jf-XUMOmpuncuH сХ NH--Leu lieu
С
,!" в с.
Ней-^ у
у-Химотрипсин
147 148 <~Jc Thr-Asn 1
А 13 16 в
NH2- Leu Ileu-147 146
-Thr Туг-
-СООН
±\J о
lieu "v 146 )
v-У
с
• Химотрипсин
С
д-Химотрипсин
¦СООН
Быстрая активация
Рис. 10.3. Схема активации химотрипсиногена [3159]. Буквами С обозначено
расщепление химотрипсином, Т - расщепление трипсином. Буквами А, В и С
