Э. Фёршт - Структура и механизм действия ферментов (1128692), страница 73
Текст из файла (страница 73)
Кинетические данные находятся в соответствии с механизмом (!2.63) (механизм типа пинг-понг) [257]: 2Ро иии ЗРо р 2РО+ Š— Р (иизииа> Ии и,~ ч ЗРО-Ьа — Р Центр связывания фермента расположен в расщелине между двумя субъединицами. Фосфат, кислород кольца и гидроксильные группы при С-1- и С-2-атомах присоединяются к одной субъединице, а перемещение другой субъединицы приводит к тому, что две большие боковые цепи связываются с гидроксильными группами, присоединенными к С-2- и С-З-атомам.
По-видимому, глутамат, который модифицируется эпоксидом, не является основанием, катализирующим перенос протона между двумя углеродными атомами в реакции изомеризации. Вместо этого он катализирует реакцию раскрытия кольца и перенос протона между кислородами карбонильной и гидроксильной групп на стадиях, включающих образование цис-ендиола (рис. !2.14) [252].
Весьма интересно узнать (когда выяснится аминокислотная последовательность фермента), правильным ли было представление кристаллографов относительно природы боковых цепей аминокислот. 412 глзах и Х. 14Н О О О О ( О ((.уз) — ХН,'. О,С вЂ” С П Н~С Р О ( О- (12.64) Фосфатная группа дифосфоглицерата может быть перенесена на один из этих остатков гистидина, после чего монофосфоглицерат отщепляется от фермента. Далее фосфорильная группа быстро переносится между двумя гистидинами, так что с фосфорилферментом связывается либо 2-фосфоглицерат, либо 3-фосфоглицерат. Например: (Иг) г~ О (ЕуЯ вЂ” НН>' ° ° ° О>С вЂ” С (( —;(Ч С Р О ~ О О (12.65) Так, например, образование 2-фосфоглпцерата из 3-фосфоглицерата сопрово>кдается переносом фосфата от фосфорилфермента на субстрат в положение 2, тогда как фосфат из поло>кения 3 переносится на фермент с образованием фосфорилфермента.
Возможно, во время каталитического цикла образуется прочный комплекс между ферментом и 2,ЗАРО. Механизм этой реакции легко определяется из рентгеноструктурных данных, Данные по аминокислотной последовательности в области активного центра фермента прекрасно согласуются с данными по электронной плотности.
Четко показано наличие центра связывания субстрата, в котором боковая цепь лизина связывает карбоксильную группу субстрата. Наиболее интересный момент состоит в том, что имеется два имидазольных кольца боковых цепей гистидина, которые расположены параллельно на расстоянии около 4 А друг от друга и фиксируют 2 и 3 положения субстрата 1288]. Эти кольца участвуют в переносе и акцептировании фосфатных групп от субстрата. (Н(з) СТРУКТУРА И МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ 413 3. Заключение Традиционный подход к анализу процессов ферментативного катализа, сформировавшийся на основании химических исследований задолго до определения кристаллической структуры ферментов, основывается на следующих факторах: общий кислотно-основный катализ; катализ ионами металлов; нуклеофильный катализ; электростатический катализ; эффекты подобия (сочетание внутримолекулярной реакции и правильной ориентации); напряжение (деформация субстрата); индуцированное соответствие (деформация фермента).
Наличие всех этих факторов в настоящее время втой или иной степени установлено. Наиболее распространен общий кислотно-основный катализ [реакции, катализируемые дегидрогеназами, сериновыми протеазами (а также, по-видимому, тиоловыми протеазами и карбоксипептидазами), рибонуклеазами, лизоцимом). Ускорение реакций ионами металлов в его классической форме стабилизации аниона имеет место при функционировании карбоксипептидазы и, возможно, алкогольдегидрогеназы. Этот тип катализа имеет место и в реакциях с участием нуклеофила, катализируемых карбоангидразой и, возможно, стафилококковой нуклеазой. Ионом-катализатором в этом случае является связанный с металлом гидроксил-ион.
Нуклеофильный катализ, несомненно, имеет место в реакциях гидролиза, катализируемых тиоловыми и сериновыми протеазами, а также в реакциях, где между карбонильной группой субстрата и боковой цепью остатка лизина образуются шиффовы основания. Перенос фосфорильной группы выявлен между субстратами и боковыми цепями гистидинов в фосфоглицеромутазе. Электростатический катализ имеет важное значение для стабилизации карбоний-иона, являющегося промежуточным соединением в реакциях с участием лизоцима. Эффекты подобия в ферментативных реакциях исследовать нелегко; наиболее полную информацию в этой области дает исследование простых модельных систем и расчеты (гл.
2). Никаких прямых данных в пользу деформации субстрата при присоединении к ферменту нет, однако, как обсуждалось в гл. !О, имеется множество примеров деформации в форме «стабилизации переходного состояния». Кроме того, есть данные о деформации фермента при связывании субстрата Ни для одной из ферментативиых реакций мы пока не можем сказать, что ее скорость увеличилась в х раз за счет наличия общего оснбвного катализа, в у раз за счет выигрыша в энтропии, в г раз за счет стабилизации переходного состояния и т. д. Описание ферментативных реакций на этом уровне сомнения, будет дано химиками-теоретиками и первые шаги в этом направлении уже сделаны.
Основы для такого анализа уже 414 ГЛАВА !2 заложены химиками и кинетиками, которые позволили установить пути превращения субстратов, а также спектроскопистами и кристаллографами, установившими структуру ферментов и их комплексов. В настоящее время мы имеем вполне удовлетворительное с химической точки зрения описание механизмов многих ферментативных реакций. Некоторые из них установлены более точно, чем для химических модельных реакций в растворах, поскольку в ферментативных реакциях точно известно расположение каталитических групп. Исследование взаимодействий субъединиц в олигомерных ферментах — это область кристаллографии.мы знаем структуру дезоксигемоглобина и его полнстью лигандированной формы, а также имеем четкое представление о причинах кооперативности при связывании лигандов.
Однако нам не известна кинетика путей перехода между двумя состояниями и структура промежуточных соединений. Хорошо описаны такие явления, как реакционная способность половины активных центров и отрицательная кооперативность связывания лигандов. Однако их значение еще не осознано в полной мере. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1, Рор(аь О., Тье Епаутев, 2, !!5 (1970). 2. Рмаег Н. К, Сопл Е. Е., 7еллез!ала В., Нгез(зегтег К Н., Л Ыо!. СЬегп., 202, 687 (1953).
3. Риптал М. Е., Яал Р(е(го А., Со!от(сь 5. Р., 3. Ыо1. Сьев., 200, 129 (! 954) . 4. Коззтал М. О., 72Цаз А., Вгалг(ал С.-1., Валов(аа Е. 7., Тье Епаутев, 11, 61 (!975). 5. Вгалг(ал С.-1., !оглоап Н., Еыипа Н., Ригибгел В., ТЬе Епвутев, 11, 104 (!975). б, Но(Ьгооа К д, Щаз А., 51гллае! 5. К, Еоззтал М.
О., Тье Епаувев, 11, 191 (1975). 7 Валазааь 1. У., Вгаазаат В. А., ТЬе Епвувев, 11, 369 (!975). 8 Раьпе( К., ТЬе Епаутев, 11, 2 (1975). 9 Еыила Й., Ногг(з1гот В, Ееррегаиег Е., Яог(ег(илг( О., Оьмзол 1., Во!те Т., ЯоодегьегЕ В;О., Тор!а О., Вгалг(зл С.-1., Аьезол А., 1. то!ее. Вю!., 102, 27 (1976). 10 РаЫе! К., 3. Ь(о!. СЬев., 238, 2850 (1963). 11.
Яаоге Е Р., ОиЦгеилг( Й., Вгооьз К. Е., Яална8о Р., Яална8о Р., В!асье. ппв1гу, 13, 4185 (1974). 12. Рипег Н, Вгалг(ал С.-1., (а печати). !3. Вилл М Р., Вгептал 7. Р., Вгиу(ал1 О., Вюсьет(в1гу, 14, 3176 (1975). 14 Кплтал К Р., Вюсьет(в(гу, 15, 2018 (1976). 15.
Ртогзсаась Ф. Т., Р1арр В У., В)осьетн(гу (а печати). 16. Таеогеп Н., Сьапсе В., Ас1а сьет. Ясапб., 5, 1127 (1951). 17. 27ганел С. С., С1е(ала 97. 27., Вюсьет1в(гу, 2, 935 (!963); 4, 2442 (1965). 18. Яаоге К Р., ОиЦгеилг( Н., Уазез Р., 3. Ыо!.
СЬегп., 250, 5276 (1975). !9. Вегльагг( 5. А., Рипа М, Р., Еи(тп Р. 1... Ясьась Р., В!осьеппв1гу, 9, 185 (1970). 20. КИлтал Х. Р., 3. Ь!о!. СЬет., 247, 7977 (1972). 21. ЯИоге К Р., ОиЦгеила Н., Вгосьет!в(гу, 9, 4655 (1970). СТРУКТУРА И МЕХАНИЗМ ДЕЛСТПИЯ ОТДЕЛЬНЫХ гЬПРМКНТОВ 415 22. Вгоойз )7. Е., Зйоте Х. Р., В(осйев(з(гу, 10, 3855 (1971). 23. Хасойз Х.
97., Мсрат!аид Х. Т., Ч'а(лет Х., Хеапта!ег О., Нат С., Натт К, Яглий М., Хат М, В(осйегп!з(гу, 13, 60 (1974). 24. В!пейте!! Х, р., Йагдталп М. Х., Епг. Х. В!осьет., 55, 611 (1975). 25. 3!оаи О. Е., уоипу Х. М., М!Миал А. 3., В!осьев(з!гу, 14, 1998 (1975). 26. Вгапйел С. !л 1п: А!сойо! апд а1деьуде ве1аЪонг!пЯ зуыепи, )Хо1. 2 (ей. )!. ТЬпгвап), Асадепз(с Ргезз (1977). 27. К!Ховал У. Р., Х, Ыо1. СЬеп!., 250, 2569 (1975). 28. 9тоо!!еу Р., Ыа!пге, 1.опд., 258, 677 (1975). 29. Мсуаыала Х. Т,, Сйа У. Й., Вюсйеппыгу, 14, 7140 (1975). 30. !.игя' Р. Е., В!упеу2 Е., Х.
во1ес. В(о1., 88, 653 (1974). 31. Надогп М., Хойп У. А., Ме!ет Р, К., Ри!!ег Н., Епг, Х. ВюсЬегп., 54, 65 (1975). 32. Еоегзе Х., Кар!ап Н. О., Адм Епгуто1., 37, 61 (1973). ЗЗ. Магйег! С. Е., Мо!!ег Р., Ргос, па!и. Асад. 5с(, 11, 5. А., 45, 753 (1959). 34, Г!пе !., Кар!ап Н. О„Ки(наес Р., В(осьев(з(гу, 2, 116 (1963). 35.
СМ!зол О. Р., Соз!е!!о !.. А., Кар!ап Н. О., В(осйев(з(гу, 4, 271 (1965), 36. 9тй!!е Х. Е., Насйег! М Е., Виейлег М., Адате М. Х., Гогу О. С., Ееп!г Р. Х... Хг., Зтдеу Х. Е., Зге!лде! З. У., Коззталл М. О., Х. во1ес. В(о!., 102, 759 (1976). 37. Адатз М. Х., Виейпег М., Сйапдтазеййаг К., РогИ б. С., Насйег! М. !., Е(!Хаз А., Коззталл М. б., Зтдеу !. Е., А!!(зол 97. З., Еоетзе Х., Кар!ал Ф. О., Тау!ог З.
3., Ргос. па1п. Асад. Зс1., 1). 5. А., 70, 1968 (1973), 38 Еоегзе Х., Вагпен )7, Е., Тйотпе С. У. К., Кир!ап Н. О., Агсйз. Ыосьет. В!орйуз., 143, 444 (1971). 39. Сои1зоп С. Х., КаЬт В. К., ГЕВЗ 1.енз., 3, 333 (1969). 40. Ог!УХ!л Х. Н., Ст(йй!е К. З., В(осйегп(з(гу, 9, !!95 (!970).
41. Но!Ьтоой У. У., ОаЦгеилд Н., ГЕВ5 Ье11з., 31, 157 (1973). 42, Ноооа 97. В., Зсйтег! О. 57., Х. Ыо!. СЬев., 236, 2150 (1961). 43. УРЬХ!айег Х, К., Уа!ез Р. 97., Велией Н. О., Но!Ьгоой У. Х., ОаЦгеипй Н., В[осйет. Х., 139, 677 (1974). 44. Но1Ьгоой У. Х., !пугат У. А., В(осйегп. У., 131, 729 (1973). 45. 9теЬЬ !.. Е., НШ Е., Валазгай Х..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
