Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
91
Рис. 1.21. Проекции (а, 6) конформации молекулы HIV-1 протеиназы в димере
ff 7ff ZO Jff 40 Sff ffff 7ff ffff Jff
Рис. 1.22. Расстояния между атомами С° в молекуле нативной HIV-1 протеиназы (карта Кунтца)
Контурные линии отвечают одинаковым расстояниям между атомами Са и 4,6,8 и 10 А
92
имеют данные, прежде всего рентгеноструктурные, о ренине, аспартатной протеиназе плазмы крови. Дело в том, что этот фермент в отличие от других аспартатных протеиназ, да и вообще амидгидролаз, обладает практически абсолютной специфичностью. Известно, что ренин гидролизует лишь свой природный субстрат — ангиотензиноген, отщепляя от его N-концевой части декапептид, и небольшое число синтетических аналогов высокой гомологии N-концевой последовательности ангиотензина [378]. Почти любая аминокислотная замена в субстрате на пентапептидном фрагменте до расщепляемой связи (Р5— Р,) и на тетрапептидном участке после нее (Pj' — Р4) ведет к непродуктивному комплексу Михаэлиса и отсутствию гидролиза. Причина такой феноменальной специфичности ренина пока остается невыясненной.
Структура ренина и его ингибиторных комплексов. Ренин — глико-зилированный белок, входит в ферментную систему, осуществляющую биогенез и распад октапептидного тканевого гормона ангиотензина II, самого мощного из известных прессорных агентов в системе кровообращения. Ангиотензин II стимулирует сужение периферических артериол по всему организму и тем самым повышает артериальное давление. Помимо этого, он активирует секрецию ряда гормонов (главным образом, альдостерона), влияет на работу сердца, печени, центрального и периферического отделов нервной системы, а также вызывает ряд других откликов в организме млекопитающих. Его непосредственный предшественник — ангиотензин I, образуется из уже упоминавшегося глобулярного белка крови ангиотензиногена путем отщепления от него под действием ренина N-концевого декапептида. Согласно приведенной ниже схеме, гидролиз пептидной связи между остатками Leu-10 и Leu-11 является первой и скорость-определяющей стадией в каскаде ферментативных реакций превращения ангиотензиногена в ангиотензин II с его последующим разрушением.
АНГИОТЕНЗИНОГЕН
Asp’-Arg2—Val3 —Туг1—Val5 — His6— Pro7—Phe8 — His9— Leu10— Leu11 —..
t
Ренин
АНГИОТЕНЗИН I Asp —Arg —Val —Tyr—Val —His — Pro — Phe—His —Leu
1
Киназа II
АНГИОТЕНЗИН II Asp —Arg —Val —Tyr—Val — His — Pro—Phe
t
Аминопептидаза
' ’
АНГИОТЕНЗИН III Arg —Val —Tyr—Val — His — Pro — Phe
93
Пространственное строение ренина исследовалось в ряде работ. А. Силецки и соавт. идентифицировали трехмерную структуру частично дегликозилированного нативного рекомбинантного ренина человека с разрешением 2,5 А [350]. Ряд пептидных участков на периферии глобулы не просматривался на картах электронной плотности, и поэтому они были отнесены к конформационно лабильным, лишенным детерминированных структур петлям. Позднее Дж. Рауэл и соавт. выполнили рентгеноструктурный анализ гликозилированного нативного ренина человека и его ингибиторных комплексов с разрешением соответственно 2,8 и 2,4 А [351]. Структура фермент-ингибиторного комплекса этого белка была определена также В. Дханараем и соавт. с разрешением 2,6 А [354]. В отмеченных работах описаны стабилизирующие взаимодействия специфических карманов активного центра фермента с боковыми цепями остатков Р4—Р4 на октапептидном участке ингибиторов.
Наиболее детально и с лучшим разрешением (2,0 А) изучена К. Дилвисом и соавт. [391] кристаллическая структура субмаксиллар-ного ренина мыши, ингибированного субстратоподобным декапептидом CH-66: Piv—His—Pro—Phe—His—Ьеи(ф)—CH(OH)—CH2—Leu—'Туг— Туг—Ser—NH2(P6—Р5—Р4—Р3—Р2—Р,—Р,'— Р2'—Ц—Р4'), где Piv — пивалоильная блокирующая группа, а —СН(ОН)—СН2 — гидроксиэти-леновая группа с S-конфигурацией второго асимметрического атома С Ьеи(ф). Были определены положения 10038 атомов 325 аминокислотных остатков гликозилированного фермента, 364 атомов ингибитора и 613 атомов кислорода кристаллизационной воды. Среднеквадратичная ошибка в координации атомов составила 0,21 А, а среднеквадратичные отклонения от стандартных значений длин связей — 0,026 А и угловых расстояний — 0,054 А. Трехмерные структуры исследованных ренинов наделены теми же характерными особенностями, что и другие аспар-татные протеиназы. Они также являются (3-структурными белками, состоящими из двух доменов. Между ними находится субстрат связывающая щель, в центре которой размещены каталитически важные остатки Asp-32 и Asp-215, а за ними, как и у других ферментов этой группы, следуют Thr и Gly. Очень близки пространственные структуры молекул ренина из разных источников. Например, различие в ориентациях доменов в структурах ренина мыши и человека не превышает 1,7°. Положение доменов у пепсина по сравнению с ренином мыши отличается на 6,9°, а у эндотиопепсина — 18,8°.
