Химия протеолиза - Антонов В.К.
Скачать (прямая ссылка):
К металлсодержащим протеазам относятся многие ферменты термофильных микроорганизмов (термолизин, фермент Bacillus stearothermophtlus, фермент из Telaromyces dupontI и др.). Для этих ферментов оптимальная температура функционирования составляет 60-65°, и они устойчивы при нагревании до 90-100° (см. обзор: [1871). К этой же группе относятся многие коллагеназы и некоторые (Э-лактамазы, тогда как другие ферменты, выполняющие те же функции, относятся к другим (сериновым, цистеиновым) группам амидгидролаз.
Нельзя не отметить очень интересный механизм деградации аномальных белков, обнаруженный как в эукариотических [188,1891, так и прокариотических [190,1911 клетках. В ретикулоцитах этот механизм связан с АТР-зависимым ацилированием таких белков особым низкомол мулярным белком - убикитином (АРР-1) [192,1931. Ацилирование происходит по е-аминогруппам остатков лизина аномального белка и образующийся конъюгат затем расщепляется специфическими протеиназами [1941, которые относятся, по-видимому, к группам серино-вых и цистеиновых амидгидролаз [189,1951- У Escherichia coll до сих пор не найдено белка, аналогичного убикитину. Очевидно, деградация аномальных белков у прокариот происходит по механизму ATP-зависимого протеолиза без участия убикитинподобных факторов. Ключевую роль в зтом процессе играет АТР-за-висимая Ьа-протеиназа, структура которой была установлена в 1988 г. Этот фермент - продукт гена Ion - является белком теплового шока и проявляет как цротеиназную, так и АТРазную активности.
Еще одна интересная группа цротеиназ - это мультикаталитические протеиназы (см. обзор: [196]) - ингенсин и макропаин. Они обладают химотрипсино-
вой, трипсиновой и эластазной специфичностью, состоят из сравнительно небольших субъединиц, объединенных в высокомолекулярные комплексы. Возможно, что к этой же группе принадлежит щелочная протеаза из мышц карпа [1971, которую пока не удалось отнести к какой-либо группе амидгидролаз.
В число неклассифицированных амидгидролаз (КФ 3.4.99.) входят многие интересные ферменты, такие, как алифатические амид азы микроорганизмов И 99-2021.триптофанамидаза [2031, теанин-гидролаза [2041, пантетеингидролизующий фермент [2051, гликопептидазы, отщепляющие аспарагинсвязанную углеводную цепь в гликопротеинах [206-2081, а также амидазы, действующие на циклические амиды - аминокапролактам [2091, кератин [2101 и диоксопиперазин [2111.
Особого упоминания заслуживают протеиназы Iysobacter (КФ 3.4.99.29-30)
[2121. Эти ферменты не ингибируются ни одним из известных ингибиторов, специфичных для указанных четырех групп амидгидролаз. Однако это может быть связано с особенностями их структуры в целом, а не с особенностями их активных центров.
Анализ данных, представленных в табл.12, приводит еще к одному важному выводу - принадлежность фермента к той или иной группе амидгидролаз, по-видимому, никак не связана с его функцией. Другими словами, одна и та же функция, например гидролиз пептидогликанов клеточной стенки бактерий может выполняться ферментами, имеющими совершенно разные каталитические группировки. Справедливо также и обратное - ферменты одной группы могут проявлять совершенно разную специфичность как In vitro, так, вероятно, и в живом организме .
2.4. Первичная структура
Первичная структура, т.е. последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи белка, известна полностью или частично для значительной части охарактеризованных амидгидролаз (см. табл.12, а также [11971). Особенно быстрыми темпами эта информация стала появляться с развитием методов рекомбинантных ДНК [1771, позволяющих заменить традиционные и весьма трудоемкие методы белковой химии методами секвенирования соответствующих генов. При этом появился и ряд качественно новых возможностей. Во-первых, оказалось возможным устанавливать структуру не только созревших форм белков, но и их предшественников - про- и препро-ферментов (см. гл.5). Это, в частности, привело к пониманию процессов проникновения белков через клеточные мембраны и выхода ферментов во внеклеточное пространство [1198]. Для эукариотических ферментов, как и других белков эукариот, было установлено, что лишь небольшая часть генетической информации реализуется в последователь ности аминокислотных остатков. Так называемые интроны, составляющие большую часть, не транскрибируются, и в отношении их роли существует множество гипотез. Несомненно лишь, что интрон-экзонная структура генов имеет важное эволюционное значение. Вероятно, что интроны определяют, в частности, доменную организацию белковой молекулы [1199,1200] (см. разд.2.5К
Уже в середине 1960-х годов было отмечено сходство в строении многих-родственных по происхождению и функциям ферментов [1201]. В настоящее в]эемя сопоставление структур белков из разных источников служит важной основой установления филогенетических взаимоотношений разных организмов [1202]. Предложены достаточно надежные методы такого сопоставления (см., например: [1203]), при котором удобно пользоваться однобуквенным кодом аминокислотных остатков (см.: [12041 и примеч. к табл.14).
