Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
Пол уацеталь Продукт взаимодействия
фермента с пептидной группой
-1
Образующийся весьма стабильный комплекс позволяет описать -систему взаимодействий между 'ферментом и субстратом на участке, предшествующем атакуемой пептидной связи. Взаимодействия фермента и С-концевой части субстрата изучали на других моделях, в. частности на комплексах ферментов и природных белковых ингибиторов протеиназ. t
На участке, предшествующем атакуемой пептидной связи, фермент формирует с субстратом своего рода антипараллельную /9-структуру, образуя три водородные связи. Их дополняют еще четыре водородные связи с функциональными группами каталитического центра. Укладывание пептидного субстрата в зоне связывания сопровождается небольшим смещением окружающих ее участков фермента, а также отщеплением цепочки молекул воды, которые гидратировали функциональные группы свободного фермента, образуя с ними водородные связи.
Система водородных связей между субстратом и ферментом дополняется рядом гидрофобных контактов. Важнейшие из них образует боковая цеПь того аминокислотного остатка, карбонильная группа которого принадлежит атакуемой ферментом пептидной связи. Согласг но принятой номенклатуре, такой аминокислотный остаток обозначают Pi, предшествующий ему — Р2, далее Ps, Р4 и т.д., следуя к аминокон-
221
, I
... '
цевому остатку субстрата. Остаток, чья .аминогруппа образует атакуемую связь, обозначают Pj, следующий — Р' и т.д. Соответствующие
этим остаткам 'участки зоны связывания субстрата обозначают S^, S3,
s2, Si, s;, S'.
Протеиназа. А стрептомицетов, гидролизующая пептидные связи, в которых участвует карбоксильная группа гидрофобных аминокислот, т.е. близкая по специфичности к" химотрипсину, образует с боковой цепью остатка Pi около 40 нековалентных контактов. Связывание этой гидрофобной . группы сопровождается' вытеснением молекул воды из гидрофобной впадины Sj. Столь развитая система нековалентных контактов придает особо важное значение остатку Pi, природа, которого в основном определяет выбор расщепляемой пептидной связи сери-новыми протерназами, иными словами, специфичность этих ферментов, хотя последняя зависит (пусть в меньшей степени) и от соседних аминокислотных остатков.
1
Интересно, что в' образовании гидрофобных контактов с субстратом участвуют остатки аланина, глицина, треонина, глутамина, пролина, выстилающие зону Si фермента. На первый взгляд, участие этих,' в большинстве своем гидрофильных, аминокислот в построении гидрофобной зоны связывания парадоксально, однако в этом сказывается принципиальная разница в поведедии одних и трех же остатков в растворе и при включении в фиксированную пространственную структуру белка. В последней даже метиленовая группа глицина, будучи жак бы отделенной, изолированной от гидрофильных пептидных связей, спо-' собна вести себя как гидрофобный элемент. Такие небольшие сами по
* себе элементы, закрепленные в пространстве водородными связями соседних групп, образуют своего рода гидрофобную мозаику, выстила-ющую впадину, "карман" в зоне связывания субстрата.
Видимо, такой способ формирования гидрофобных зон даже эф-' фективнее, чем использование для этой цели -отчетливо гидрофобных аминокислот с крупными боковыми группами, поскольку зафиксировать последние в поверхностной структуре белка, в частности яиШить их способности вращаться, сложнее, чем 1 фиксировать 1 ‘ маленький гидрофобный элемент. " ' ' ; .; • х
У сериновых протеиназ, специфически расцепляющих пептидные связи, кбторые образованы карбоксильными.’группами Лизина илии аргинина — Трипсина и его аналогов, — такжё реализуются множест-1 венные контакты между полипептидной цепью субстрата и ферментом:1) И в этом случае особенно важно установление системы водородных1 связей между пептидной цепью субстрата и ферментом: [
' ... з
222
Аминокислотные остатки фермента Gln-192 Phe-4l
I
Л
I
Пептидная цепь остатков PjfP I субстрата
Рв~0-ГЩНР2-
I
о
н
I
-N—Р i С-~ЭДНР '—С—N—Р'-СО—
1 II I
Н 0. .
к
о
I II
2ie~N——216——С—214
О Е ! 195'
Аминокислотные остатки фермента (трипсина)
Н
h
D
Н
I
N-193
Связывание остатка Pi в основном определяется электростатическими взаимодействиями между катионными группами в боковой Цепи субстрата “NHg B случае лизина или гуанидиниевой группой
. II
1Ш2
