Химия протеолиза - Антонов В.К.
Скачать (прямая ссылка):
Очевидно, что комплекс ЕрРпРг может распадаться, гмлмиырум не только Р , но и Рг. В зависимости от относительного сродства обоих продуктов в этом комплексе может происходить реакция ацильного переноса или аминопере-носа. Так, в случае пепсина и субстратов со свободной карбоксильной группой рядом с гидролизуемой связью происходит преимущественно аминоперенос, а у субстратов со свободной аминогруппой наблюдается, в основном, ацильный перенос [2176-2178].
Собственно акт образования новой пептидной связи должен в соответствии с принципом микроскопической обратимости происходить по механизму, в точности обратному механизму гидролиза.
Стадийность распада комплексов пепсина с продуктами подтверждается сравнением стационарных и предстационарных скоростей гидролиза флуоресцентных пептидных субстратов этого фермента [2976].
7.10. Механизмы ферментативного пе—олиза в сравнительном аспекте
Механизмы ферментативного гидролиза принципиально не отличаются от механизмов гидролиза в модельных системах. Ни в том, ни в другом случае мы, к сожалению, не можем утверждать, что механизм реакции нам в точности известен, т.е. известно положение в пространстве и распределение электронной плотное-
ти для каждого атома реагирующей системы в каждый момент времени реакции. Ферментативные системы имеют в этом отношении даже некоторые преимущества перед реакциями в растворе, поскольку, используя различные аналоги субстрата, можно в принципе получать рентгеноструктурные "снимки" отдельных стадий процесса.
На рис.116-119 даны схемы ферментативного гидролиза, которые, по мнению автора, в наибольшей степени соответствуют всей сумме имеющихся данных.
Важнейшей стадией ферментативного гидролиза является образование фер-мент-субстратного комплекса. Этот процесс проходит в несколько (по крайней мере, в две) стадий. На первой стадии реализуются в основном неспецифические и дальнодействующие взаимодействия (гидрофобные, электростатические), а на второй - происходит более тонкая "подстройка" субстрата и активного центра фермента, включающая образование новых связей и конформационные изменения как субстрата, так и фермента. Результатом этого процесса является образование продуктивного фермент-субстратного комплекса.
Общим для большинства исследованных амидгидролаз является наличие определенной локализованной области связывания одной боковой цепи пептидного субстрата, обычно принадлежащей аминокислотному остатку, расположенному рядом с гидролизуемой связью. Это так называемые гидрофобные карманы, наиболее четко выраженные у ферментов химотрипсиновой группы, но имеющиеся также у ферментов со "щелевым" гилом связывающего участка. В этом "кармане" могут
(Ser 195)
(His 57)
(Asp 102)
-сн’? Lo(
н
I
I
¦N
KJ
I. <0
NH
R'
,HN(Ser 195) 4HN (Gly 193)
R
I ,
-CH,—o—c=o'
I
/HN
\
О—H HN
-a
н
'N-
H
6®
j-c;
1 ©/ сн,—o—c—a
-7---СН, R HN
Ч I ©
N0---С---0'
1 \
Ж -NH 4HN
1, 1
R
: 7
о---
ф
-с'
1
HN
'HN
J-€i
н I
N О—H
-СН,—0 2 I
td
H
6e
H
о
-4
Рис.116. Схема механизма катализа a-химотрипсином
располагаться заряженные группировки (трипсиноподобные ферменты) или алкильные цепи (эластаза и др.), ограничивающие его размеры.
У всех протеаз в большей или в меньшей степени развиты участки вторичной специфичности, связывание субстрата с которыми происходит путем образования водородных связей. Связывание пептидных субстратов происходит без существенного изменения конформации их основной цепи. Это, вероятно, имеет важное значение в реакциях гидролиза связей в нативных белках (ограниченный протеолиз, активация зимогенов и т.д.).
Наконец, есть все основания полагать, что связывание в активном центре фермента приводит к искажению планарной структуры расщепляемой связи субстрата за счет вращения вокруг связи C-N и за счет пирамидализации. Это искажение должно быть значительным у сериновых и аспартатных протеаз, имеющих слабые атакующие нуклеофильные группы и, может быть, менее выраженным у металлсодержащих ферментов из-за наличия сильного электрофила (Zn2+), поляризующего расщепляемую связь.
По типу катализа амидгидролазы могут быть разделены на две большие группы - функционирующие по типу ковалентного катализа, куда входят сериновые и
Рис.118. Схема механизма пепсинового катализа
Н-...
His 196ч I \
