Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
Ингибитор может связываться на участке, примыкающем к каталитическому центру* и перекрывать последний, практически не затрагивая зоны связываний субстрата. Такие; ситуации особенно вероятны для ферментов с несколькими субстратами, которые связываются каждый на своем участке. Наконец в особенности * для ферментов сложной' структуры, возможно, что присоединение ингибитора к участку, отдаленному от каталитического центра, вызовет такие изменения в структуре фермента, которые передадутся в активный центр и нарушат его строение, вызвав инактивацию фермента. Это частный случай аллостерического ингибирования ферментов, весьма распространенного механизма регуляции их активности. , г
Принципы функционирования,: общие для всех-ферментов, реализуются в каждом .случае в свойственный данному ферменту способ связывания субстрата и каталитический механизм. Если связывание субстратов и обусловленная им специфичность ферментов получили в последние годы достаточно подробное описание, то способ действия
ч
каталитического центра' практически ни в одном случае не может считаться окончательно установленным, хотя для ряДа ферментов предложены механизмы, весьма близкие к реально существующим. Мы
* ч
рассмотрим данные о механизме функционирования некоторых ферментов, уделяя особое внимание чертам* имеющим общее значение й типичным для биологических катализаторов различной природы. '
I
10.5. СБРИНОВЫ& ПРОТЕИНЛЗЫ
Сериновые протеин азы, названные так по аминокислотному остатку, характерному для их активных центров, широко распространены в природе и вместе с протеолитическими ферментами других классов (аспартилъными, цистеиновыми и металлопрогйеинаэами) обеспечивают глубокое расщепление белков — основу их катаболизма — и целый ряд реакций ограниченного протеолиза, имеющих регуляторное значение. Известно несколько семейств, объединяющих эволюционно родственные сериновые протеиназы. Для животного мира очень характерны многообразные сериновые протеиназы, принадлежащие к семейству химотрипсина, т.е. сходные с химотрипсином (наиболее изученным ферментом этого типа) по пространственной структуре, строению и механизму действия каталитического центра. К этому же семейству относятся некоторые сериновые протеиназы стрептомицетов. Сериновые протеиназы другого семейства — субтилцзины -у особенно характерны-для прокариот, но встречаются также в растениях и животных. Известно и третье семейство — сериновые карбоксипептидаэы, продуцируемые животными, грибами, дрожжами и растениями. Однотипность строения каталитических центров и глубокое сходство механизмов действия ферментов этих семейств, совершенно не похожих друг на друга по пространственной структуре, объясняются, по-видимому, конвергентной эволюцией белков-йредшественников.
В дальнейшем изложении обобщены данные о механизме действия сериновых протеиназ. |*
I
* . *V . I jt *« • 1 1 А •.
1
10.5.1. Связывание субстрата
. I '
Зона связывания субстрата в Протеиназах, участвующая в образовании , комплексов с белками или их фрагментами, достаточно протяженна. Обычно с ней могут взаимодействовать 5—8 аминокислотных остатков — по 2—4 по обе стороны расщепляемой пептидной связи. Наблюдать связывание истинных субстратов — пептидов значительной длины — методами рентгеноструктурного анализа не удается из-за чрезвычайно малых времен существования таких комплексов, в которых субстрат, быстро расщепляется. Ввиду этого исследуют комплексы ферментов с аналогами субстратов. Так, подробно описано взаимодействие альдегидопептидов (соединений, в которых С-концевой остаток заменен амицоальдегидом) с ферментом семейства химотрипсина — протеиназой А стрептомицетов:
220
-CO-NH-CH-C^
Ni
Аминоальдегид
X • ,
При взаимодействии с сериновой протеиназой альдегидная группа образует полуацеталь с гидроксилом. серина активного центра. Эта связь служит моделью переходного ферменп^субстратного комплекса, получающегося при взаимодействии с гидроксильной группой остатка серина в активном центре и карбонила расщепляемой пептидной связи: \
Н Н
I I
а о е о
II II
-C0-NH-CH-C-0~CH2—(Ser) -ClH®-CH-C-0-CH2-(Ser)
I I
H NH-
