Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
Рентгеноструктурный анализ ингибиторного комплекса ренина мыши с декапептидом позволил идентифицировать аминокислотные остатки фермента, формирующие специфические карманы, и сделать некоторые количественные оценки их взаимодействий с боковыми цепями остатков ингибитора [391]. Учитывая близость последнего к N-концевой последовательности ангиотензиногена, полученные здесь данные представляют несомненный интерес для последующего теоретического изучения невалентных взаимодействий ренина с истинным субстратом и решения задачи о природе его исключительной специфичности.
В табл. 1.4 представлены 34 остатка ренина, образующие десять
96
Таблица 1.5
Изменение доступной растворителю контактной площади остатков активного центра ренина при ингибировании СН-66 [391]
Остаток Свободный ренин, A2 Комплекс CH-66, A2 Разница, A2
Leu-10 37,3 30,1 7,2
Ser-12 7,1 0,2 6,9
Gln-13 7,3 1,0 6,3
Пе-30 4,8 1,8 3,0
Asp-32 3,2 0,0 3,2
Ser-35 2,7 0,0 2,7
Пе-73 3,3 0,1 3,2
His-74 33,1 19,2 13,9
Tyr-75 11,7 0,0 11,7
Gly-76 4,2 0,3 3,9
Ser-77 15,2 4,2 11,0
Ile-110 36,1 32,2 3,9
Pro-111 13,1 1,2 11,9
Phe-112 3,6 0,6 3,0
Leu-114 34,9 21,5 13,4
Phe-117 7,2 0,1 7,1
Val-120 3,6 0,0 3,6
Gin-128 14,0 5,5 8,5
Val-130 14,2 9,9 4,3
Val-213 5,1 0,8 4,3
Asp-215 4,8 0,0 4,8
Ser-218 5,7 0,0 5,7
Ser-219 10,2 04 9,8
Phe-220 12,4 2,5 9,9
Leu-276 12,7 7,1 5,6
Thr-283 9,3 5,7 3,6
His-287 16,0 4,8 10,2
Met-289 18,5 14,3 4,2
Ile-291 10,3 0,5 9,8
Pro-292 30,0 19,0 11,0
Pro-294 37,6 29,5 8,1
Thr-295 25,4 10,0 15,4
Val-300 5,6 0,2 5,4
субстратсвязывающих карманов (S6—S4), межатомные контактные расстояния которых с ингибитором в комплексе не превышают 4,2 А. Приведенные в таблице остатки находятся на поверхности глобулы водорастворимого белка и, тем не менее, все они (за естественным исключением каталитически важных Asp-32 и Asp-215), как и
4. Проблема белка, т. 2 97
взаимодействующие с ними остатки субстрата, являются гидрофобными. Поэтому стабилизация комплекса осуществляется, главным образом, за счет дисперсионных сил.
О высокой комплементарности потенциальных поверхностей активного центра ренина и декапептидного ингибитора (субстрата), а следовательно, их предрасположенности к эффективным невалентным взаимодействиям можно судить по многочисленности межатомных контактов фермента с лигандом. Количественно это подтверждают данные, представленные в табл. 1.5, и показывающие резкое сокращение при сорбции ингибитора доступной растворителю поверхности аминокислотных остатков, образующих локусы S6—S4 Около половины остатков, в том числе Asp-32, Asp-215 и некоторые остатки флепа, оказываются полностью экранированными лигандом от контактов с внешней средой. Доступная растворителю общая площадь активного центра ~ 460 А уменьшается в комплексе до ~ 220 А.
В табл. 1.6 сопоставлены поверхностно-доступные площади боковых цепей остатков Р5—Р4 ингибитора СН-66 в двух комплексах — с ренином и эндотиопепсином. Согласно расчету К. Дилвиса и соавт., в
первом случае такая площадь равна ~ 64 А2, а во втором---130А2
[391]. Данные табл. 1.6 свидетельствуют о значительно большей плотности упаковки одного и того же ингибитора в активном центре ренина по сравнению с эндотиопепсином. Особенно высокая компле-ментарность в рениновом комплексе имеет место в средней части декапептидного лиганда, т.е. в области расщепляемой пептидной связи.
Главные цели изучения биокатализа, по-видимому, можно ограничить следующими тремя. Во-первых, достижением понимания принципов стереохимического механизма ферментативного катализа и возможностью количественного описания, исходя из знания структур взаимодействующих молекул, каталитического акта как спонтанно протекающего, взаимообусловленного на всех своих стадиях непрерывного процесса. Во-вторых, выяснением в каждом конкретном случае причины специфичности фермент-субстратных и фермент-ингибиторных взаимодействий. В-третьих, целенаправленным конструированием наборов ингибиторов, обладающих наперед заданными свойствами. Возникающие при достижениях этих целей проблемы и возможные подходы к их разрешению будут подробно обсуждены в четвертом томе монографии "Проблемы белка". А сейчас попытаемся ответить на вопрос о том, что нового привнес рентгеноструктурный анализ в изучение аспартатных протеиназ и в какой мере знание трехмерных структур ферментов и их ингибиторных комплексов смогло углубить понимание механизма каталитической реакции аспартатных протеиназ. Ответ на этот вопрос имеет общее для энзимологии значение, поскольку, как отмечалось, протеиназы являются наиболее изученными во всех отношениях объектами биокатализа. Рассмотрим гипотетические модели механизма действия аспартатных протеиназ, в основу разработки которых были положены данные о трехмерных
