Химия протеолиза - Антонов В.К.
Скачать (прямая ссылка):
О
суммой Ван-дер-ваальсовых радиусов до 2,6-2,9 А, но больше, чем длина ковалентной связи. Примерно на таком же расстоянии расположен 07-атом Sen95 от Ие2-атома His57.
остатки лиганда Р2-Р4 образуют антипараллельную р-складчатую структуру с цепью фермента 214-218, причем остаток Gny216 своими NH- и СО-группами связывается с группами СО и NH остатка в п^лож! нии Р3- Такое взаимодействие наблюдалось с пептидными хлорметилкетонами и белковыми ингибиторами у а- и 7-химотрипсина, эластазы, субтилизина, протеазы В из Streptomyces grlseus и трилсина [1242,1330,3044,3046,3061,30651. В трипсине, однако, из-за делеции в положении 218 СО-группа Gly216 ориентирована так, что не может акцептировать ведородную связь с субстратом, хотя NH {ну216 сохраняет способность акцептировать Н-связь с Р3-остатком.
Квазисубстрат образует множество гидрофобных контактов в активном центре фермента. В комплексе AcProAlaProTyrOH с протеазой А больше половины (44 контакта) прихс дится на остаток Туг в положении Р , взаимодействующий с остатками А1а192, Gln192А, РГ0192В, Gly215, Gly216 и Thr226. Индольное кольцо в комплексе ForTmpH с химотрипсином образует 41 контакт с ферментом. Остаток Рлэ (Р2) образует 12 контактов с остатками His57, Туг171 и Ser214 и, как уже отмечало::., с карбонильным кислородом Ser214. Остаток Ala (Р3) не взаимодействует с ферг'энтом, за исключением уп<м инавшихся выше двух во-
дородных связей, а остаток Pro (Рд) дает 12 контактов с остатками Vall69, Asn170, Туг1-71 и Gly216. Дальнейшее увеличение пептидной цеш субстрата приводит к выходу дополнительных остатков в раствор и не сказывается на скорости его расщепления ?3110].
РИС.97. Взаимодействия аминокислотных остатков бычьего панкреатического ингибитора (показана связь Ъув15-А11.1 б) с группами активного центра химотрипсина [2011]
Положение остатка в уходящей группе субстрата (Р^) было проанализировано на основании данных о структуре комплексов панкреатического трипсинового ингибитора с трипсином и химотрипсином (рис.97). Остаток А1а16 в этом ингибиторе взаимодействует своей боковой цепью с атомом серы дисульфидной сгязи Cys42-Cys58,
а также с остатком Hiso7 и O'1,-атомом Serl95. С -атом остатка в Р! и его
а 1
карбонильная группа контактируют с боковыми1 цепями остатков Seri 95 и Met192 [2011]. По мнению авторов работы [20113, некоторые из этих контактов вносят отрицательный вклад в общую энергию связывания, но эти неблагоприятные взаимодействия элиминируются в переходам состоянии реакции. Участок связывания Р^ остатка образован в лимтржпине "ложбиной’ меадг остатками His4Q и Gly193. Наиболее важные конформационные изменения, происходящие при связывании субстратоподобных ингибиторов, можно проследить на примере взаимодействия протеазы А из Streptomyces grlseus с тетрапептидом АсРгоAlaProTyr -ОН [3063]. Они заключаются в.следаощем: а) С»- и 07-атомь. Ser',95 перемеща-
О ”
ются соответственно на 0,21 и 0,46 А в сторину от пептида; аналогичное, но более сильное смеще.ше наблюдалось [3111] в комплексе трипсина с трипсиновым панкреатическим ингибитором; б) имидазольное кольцо His57 сдвигается
примерно на 0,2 А (по атому Ne2) в сторону пептида и в) карбонильная группа
о
Ser214 сдвигается на 0,24 А в направлении пептида-..
Кроме того, на примере комплекса хилотрипсина г формилтиштофа^ >м [1329] отмечался поворот боковой цепи остатка Metl92 вокруг С^-Ср-связи примерно на 120°. При этом цепь Metl92 переходила из экспонированного в раствор состояния в более глубокио слои глобулы так, что прикрывала боковую цепь субстрата от контакта с водой. Эта роль остатка Met192 подтверждается также кинетическими [3112] и физико-химическими [2292,3113,31143 исследованиями.
Как видно, конформационные изменения сериновых протеаз при связывании лигандов незначительны и за rpai ивают боковые цепи аминокислотных остатков фермента. Исключение составляет, по-видимому, субтилизин BPN', для которого зарегистрировано [3060] перемещение основной цепи в области остатков 125-
О
127 (нумерация суСтилизина) примерно на 0,5 А.
19*
}Arg 17
Cys 42—S--------Н3С
У IN /;' } I
His 57-
HN * \
\ Met 192
I
/Л
Ala 16 "СН \
Л ч
^^HN-Gly 193
\ С s' /
\\!Х____с -Set 195
СНД,
4 Ly s 15
\ HN.
\!
Н-0
РИС.98. Стереоизображение комплекса BocAlaProNHCH(CHgCHMeg)B(OH)g (выделено жирной линией) в активном центре а-литической протеазы [2876]
Рентгеноструктурные исследования пептидов, кетоаналогов субстратов и производных борных кислот [2876,3039,3051,3062 3 позволяют составить представление о положении тетраэдрических промежуточных соединений в активных центрах сериновых протеаз (см. рис.98).
