Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Степанов В.М. -> "Молекулярная биология. Структура и функция белков" -> 101

Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.

Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функция белков — М.: Высшая школа, 1996. — 335 c.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка): strukturifunkciibelkov1996.djvu
Предыдущая << 1 .. 95 96 97 98 99 100 < 101 > 102 103 104 105 106 107 .. 140 >> Следующая

?C0NH
^Х"
Чч;н=сн'/ и
центр лактатдегидрогеназы описан достаточно хорошо, что подтверждается успехом направленного изменения субстратной специфичности лактатдегидрогеназы термофильной бактерии Bacillus stearother-mophilus.
Связывание пирувата в активном' центре лактатдегидрогеназы определяется в первую очередь элеюростатическйм взаимодействием мекду карбоксилатной группой субстрата и гуанидогруппой остатка Arg-171 (рис. 10.11). Другие функциональные группы фермента, участвующие в связывании пирувата, одновременно выполняют и собственно каталитическую функцию — частый случай для небольших субстратов. Существенно, что образование ионной нары индуцирует характерное изменение конформации о активном центре — петля, включающая остатки 98—110, .смещается, прикрывая каталитический центр и связанный в нем субстрат. Этим достигается перенос реакции из води в благоприятную для процесса среду, приближение к центру реакции — карбонильной группе субстрата сразу нескольких функциональных групп фермента.
Петля
С
еш-юг
о - о
V
Asp “707
А г J *109
X.
HjN
Th Г'2*б
His -193
r-^r^Sh
3 'tj HN==»
У
HN-
Дигиброиикотин-"амидный^ фрагмент
Asp -166
Ar% “171
Рис. 10.11. Каталитический центр лактатдегидрогеназы
При связывании пирувата в активном центре образуется ионная пара между кар-боксилат-анионом субстрата и гуанидияиевой группой Arg-171. Взаимодействие протонированной имидаэольной группы остатка Hls-193 с С=0-группировкой субстрата усиливает поляризацию последней, а образующийся дефицит электронов у углерода кетогрупяы компенсируется переносом гидрид-иона Н' от сближенного с субстратом никопшамндного кольца кофермента. Замена Gln-102 аргинином и введение мутаций, несколько увеличивающих впадину зоны связывания, дает ферменту возможность связать оксалоацетат, и он становится малатдегидрогеназой
244
\ Еще одним следствием такого переноса является значительное усиление взаимодействия между карбоксильной группой субстрата и гуанидином Arg-171r а также образование достаточно плотного окружения пирувата, что способствует повышению субстратной специфичности лактатдегидрогеназы. Этот фермент на три порядка активнее в отношении пирувата, чем оксалоацетата — субстрата малатдегидроге-назы, хотя оба фермента родственны, используют в качестве кофер-мента NAD, имеют сходную пространственную структуру и действуют по однотипному механизму.
В связанном пирувате карбонильная группа поляризуется под влиянием катионной гуанидогруппы Arg-109, принадлежащей подвижной петле. Это приводит к возрастанию частичного отрицательного заряда на кислородном атоме и положительногр — на атоме углерода группы CirO субстрата. Последнее облегчает перенос гидрид-иона от дигидропиридиновой формы никотинамидного фрагмента NADH на углерод карбонильной группы, в то. время как протон пространственно сближенного с субстратом имидазола Hi 8-193 переносится на отрицательно заряженный кислород, чем и завершается восстановление карбонильной группы и превращение пирувата в лактат.
Заметим, что роль имидазольного кольца His-193 как донора протона облегчается тем, что эта группа находится под влиянием карбоксила Asp-168, который отдает свой протон имидазолу, компенсируя переход протона от другого атома азота имидазола на карбонильный кислород субстрата. Таким образом', здесь реализуется нечто вроде "эстафеты заряда", впервые обнаруженной для ансамбля Asp—His в серино-вых протеи назах. V. ,
Как уже отаечалось, фермент обладает весьма высокой субстратной специфичностью. Он на три порядка хуже катализирует близкую по характеру реакцию восстановления оксалоацетата. Видимо, связывание субстрата, отличающегося от пирувата присутствием еще одной карбоксильной группы, было бы сопряжено с переносом этого карбокси-лат-аниона из воды в зону связывания субстрата, а энергетические затраты на его дегидратацию не были бы ничем скомпенсированы. Замена остатка Gln-102 в подвижной петле фермента-на аргинин позволяет ввести в зону связывания субстрата модифицированного фермента катионную гуанидиновую группу, способную в отсутствие воды установить электростатическое взаимодействие со вторым карбоксил ат-ионом оксалоацетата. Этого достаточно для превращения лактатдегидрогеназы в высокоэффективную малатдегидрогеназу: фермент катализирует реакцию с оксалоацетатом в 8400 раз эффективнее, чем с пиру-ватом, и обнаруживает даже несколько лучшую активность, чем природная малатдегидрогеназа.
245
10.9. ТРИОЗОФОСФАТИЗОМЕРАЗА
Триозофосфатизомераза — фермент, относящийся к классу рзоме-раз; катализирует взаимопревращения диоксиадетонфосфата и D-гли-церальдегид-3-фосфата:
о- Н
I I
о=р—о—сн2—с—с—ОН
I III
0. он
О- н
I I
0=Р-€-€Н2-СН—С=0
I I
О- он
Предыдущая << 1 .. 95 96 97 98 99 100 < 101 > 102 103 104 105 106 107 .. 140 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed