Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
Этим завершается цикл ферментативной реакции, в результате которого /3-гликозидная связь в муреине оказывается гидролизованной, а лизоцим — готовым к последующим циклам каталитического механизма.
Характерно, что лизоцим фага Т4 действует на полисахарид бактериальных стенок аналогично, также используя перевод моносахарид-ного звена при атакуемой связи в конформацию полукресла, однако в Каталитическом механизме этого фермента принимают участие иные функциональные группы. Искаж :мие конформации субстрата как Существенный элемент каталитическою механизма предполагают и для некоторых других ферментов, атакующих гликозидные связи, в частности для фосфорилазы.
В заключение отметим главнейшие черты механизма действия лизоцима:
' — организация системы нековаЛентных взаимодействий, фиксирующих протяженный субстрат;
— стерические ограничения на связывание именно того звена в субстрате, гликозидная связь которого расщепляется, и, как следствие, перевод его в необычную конформацию, выгодную для стабилизации карбокатиона в переходном состоянии;
— согласованное действие двух карбоксильных групп, одна из которых выступает в качестве донора протона, а другая в анионной форме способствует стабилизации карбокатиона в переходном комплексе.
Glu-35
О
О
II
j
—О'
\
-с—о
н
NhH
?
239
10.7. АЛКОГОЛЬДЕГИДРОГЕНАЗА
; г
Как ни велики возможности ансамблей, образованных функциональными группами белка, в ряде случаев они недостаточны, например при катализе некоторых окислительно-восстановительных реакций. Такие затруднения, однако, могут быть преодолены путем вовлечения в механизм действия ферментов небелковых лигандов — ионов металлов или коферментов. Примером такого механизма является действие алкоюлъдегидрогеназы печени. ь
Этот фермент катализирует перенос гидрид-иона И' от группы СИ2ОИ первичных спиртов различной структуры на никотинамидную часть кофермента — никотинамидадениндинуклеотид (NAD). Схематически эта реакция может быть представлена следующим образом:
ОН
I
я-с-н —*
I
R
Алкоголь-дегидрогеназа
Тот же фермент, как обычно, способен катализировать и обратную реакцию — восстановление альдегида до спирта:
Хорошо изученная алкогольдегидрогеназа печени лошади построена из двух одинаковых субъединиц, каждая из которых содержит А одной полипептидной цепи 374 аминокислотных остатка и образует два домена. Каталитический домен, в Котором локализованы все ссМ-поненты активного центра фермента, в том числе и остатки, связывающие еще один небелковый лиганд — участвующий в катализе rtoii цинка, — объединяет N-концевой (остатки 1—175) и С-концевой (остатки 319—374) фрагменты полипептидной цепи.
Кофермент(нуклеотид) связывающий домен сформирован централь2-ным фрагментом (остатки 176—318). По вторичной и Третичной структуре он очень сходен с нуклеотидсвязывающими доменами других ферментов, хотя их первичные Структуры не обнаруживают сколько-нибудь существенных соответствий.
Предполагают, что характерная пространственная структура нук-леотидсвязывающего домена возникла на весьма ранних этапах эволн^ ции и многократно использовалась как готовый функциональный м№-
;т •' f rr)
240
D
I
с-н + н+н+
I
Гидрид-ион (переносится на кофермент)
дуль, который мог объединяться с соответствующими каталитическими центрами, образуя различные ферменты, содержащие NAD в качестве кофермента. Понятно, что такой путь эволюции ферментов эффективнее создания всякий раз de novo функционально однотипной структуры. '
Контакт между субъединицами определяется преимущественно взаимодействием нуклеотидсвязывающих доменов, которые образуют своего рода "ядро" димера. Как это нередко бывает при образовании четвертичной структуры, /^-складчатый лист одной субъединицы "стыкуется" с такой же структурой другой субъединицы, образуя весьма протяжейный /^-складчатый слой. Это взаимодействие дополняется развитой’ сетью гидрофобных контактов, в которых участвует около 30 аминокислотных остатков, что делает диссоциацию димера весьма трудной даже в 8 N мочевине. ,
Связывание кофермента. Аденозиндифосфатрибозный фрагмент NAD дает множество нековалентных контактов с ферментом. Аденин располагается в гидрофобном кармане, 2 '-гидроксил рибозы аденози-на образует водородную связь с карбоксилом Asp-223, пирофосфатная группировка — солевую связь с гуанидином Arg-47, принадлежащего каталитическому домену.1 "Концевой", т.е. ближайший к никотин-амиду, остаток рибозы образует водородные связи с карбонильными группами Gly-293 и 11е-269. Множественность нековалентных связей обеспечивает точное размещение кофермента в активном центре алко-гольдегидрогеназы. . ,
