Биологическая химия. Том 31 - Карасев В.А.
Скачать (прямая ссылка):
G{u SO
L "" —...................H
Lys 53 Ota гг
H,
3/
о-с=он с
19 Lys 68
NH...0=C-0H I Asp 66
4.2.4. Внутримолекулярные ССИВС
С Sergz
Эта система представляет интерес в связи с тем, что является инвариантной в целом ряде глобиновых белков [32]. Кроме того, она свидетельствует о том, что а-спираль белка имеет непосредственную связь с гемом через HN—С=0-группу и две аминокислоты и может участвовать в энергетических процессах, связанных с переходом железа из окисленного состояния в восстановленное. Исследованная структура оксимиоглобина, как мы отмечали, почти не отличается от дезоксиформы [63],.
В работе [42] детально изучен гемоглобин миноги. В нем также встречается значительное число ССИВС. Приведем одну из них:
iys 1Б С
Н 12 13 I
HN...HO-C=O...HN-C=0...HN...HC-C=0... 23
{ G€u 12 Ч Asp 89 нЫ-С=0...
L«S «5 HN-C=0...HW— C=0...HN— С=0** К45)
\ с set- 21
Обращает на себя внимание полная реализация всех возможных водородных связей у С—N-группы лиз 16, а также
13 12
наличие двух водородных связей у HN—С=0-группы и
19 18
HN—С = О-группы. Через посредство ССИВС, в которых участвуют несколько HN—С=0-групп, оказываются взаимосвязанными пространственно удаленные С—N-группа лиз 135 и С—О-группа сер 21. Еще один пример из этой структуры:
н н
'С — C=NH...0=C— NH...0— С=С
Тгр 23 *sn 81 Туг 27
Данная система интересна тем, что замыкается 'С—C=NH-группой триптофана. Сходные ССИВС обнаруживаются также в гемоглобине человека [62]»
Цитохромы. Эти белки, участвующие в переносе электронов в электронно-транспортной цепи, также содержат в своем составе гемные группировки, атом железа в которых имеет в качестве 5 и 6 лигандов аминокислоты белка. Мы рассмотрим наиболее детально цитохром с тунца [74, 75]» изученный в окисленном и восстановленном состояниях. Приводим следующую, наиболее важную, на наш взгляд, ССИВС из этого цитохрома:
ч-s *#¦*+
—hn-c=o...hn-c=n
His 26
31 30
HN—C=0... HN-C=N His 18 '
H
---0=C—NH
Gin 42
В этой структуре можно отметить следующие особенности: ССИВС сохраняет свою направленность справа и слева от тема, о чем можно судить по расположению HN—С = 0-групп, входящих в нее; в структуру ССИВС входит молекула воды, которая, по-видимому, не нарушает сопряжения; в формировании ССИВС участвуют как полярные группы боковых цепей аминокислот, так и HN—С=0-группы основной цепи. ССИВС, проходящие через гем, а также ряд других не менее протяженных, обнаружены также в цитохромах с555, С551, цитохроме с из риса, с2, с550 [49, 52, 58, 71, 76}.
Химотрипсин. Впервые на роль полярных остатков аминокислот в активном центре ферментов обратил внимание Блоу с •сотр. [27]. Авторы обнаружили следующую ССИВС:
HO—C=O...HN—C=N...HO
I Ser 195 К-18)
Asp 102 HLs 57 С
Было предположено, что основная роль этой системы, названной «системой передачи заряда», состоит в активации •сер 195, который является функционально важным остатком в гидролизе пептидных связей. В дальнейшем значение этой системы неоднократно обсуждалось [53}. Следует, однако, отметить, что данная система, как частный случай ССИВС, не является изолированной, т. е. О—С = 0-группа асп 102 имеет водородную связь с HN—С=О-группами а-спирального участка, уходящего вглубь структуры фермента [23]. Подобная система обнаружена в настоящее время во многих сериновых про-теазах [44, 45]-. Помимо упомянутой, в этих ферментах обнаруживается значительное число и других ССИВС, которым приписывается определенная роль в стабилизации белковой структуры.
Стафилококковая нуклеаза. По-видимому, одними из первых, кто отметил существенную роль систем водородных связей полярных групп аминокислот в стабилизации структуры фермента, были авторы работы [30], изучавшие стафилококковую нуклеазу. Подчеркивалось, что в отличие от миоглобина, в этом
ферменте определяющую роль играют, по-видимому, не гидрофобные, а полярные взаимодействия. Приведем ССИВС, обнаруженную авторами во внутренней структуре фермента:
С—S...H0—С=с Туг 93
Met 98 : . .
Н (it.19)
О—С=0 ... HN— С = N ...
G€u 75 His 111
На этом примере видно, что, как и в случае с цитохромом с, С—S-группа метионина образует водородную связь с С—С=0-группой тирозина. В активном центре обнаружена также система с участием О—Р=0 группы тимидин-5-фосфата (ингибитора этого фермента):
