Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.2. Пространственное строение белка (947295), страница 24
Текст из файла (страница 24)
1.2! и 1.22 столь же очевидно, что одновременно должно изменяться также конформационное состояние флепа 45 — 57, которое в комплексе определяется взаимодействиями с флепом второй молекулы и, возможно, с димером смежной элементарной ячейки. Из только что сказанного очевиден возможный путь поиска терапевтических средств защиты здоровья человека от ретровирусов, в частности, вируса иммунодефицита человека — создание препаратов, препятствующих димеризацин молекул аспартатных протеиназ.
Без этого невозможно функционирование фермента, а следовательно, и реализация жизненного цикла вируса. Другой подход к получению необходимых лекарств связан с созданием особых ингибиторов ретровирусных аспартатных протеиназ. Среди требований. предъявляемых к свойствам ингибиторов, главное и самое трудновыполнимое касается избирательности их действия. Ингибиторы, обладающие терапевтическим эффектом, должны быть, прежде всего, специфичными до такой степени, чтобы, дезактивируя ретровирусную протеиназу, не нарушать нормального функционирования как аспартатных, так и других протеолитических ферментов клетки-хозяина.
Для целенаправленного поиска ингибиторов, удовлетворяющих этому требованикк необходимо располагать количественными данными о всех стадиях каталитического акта вирусной протеиназы, аналогичными сведениями о механизмах функционирования протеиназ инфицированной клетки н методом решения обратной структурной задачи, т.с. конструирования химического строения ингибитора по наперед заданной пространственной форме.
В связи с проблемой специфичности фермент-субстратных взаимодействий особое значение 9! Р и с. 1.21. Проекции (а, о) конформации молекулы Н!Ч-1 пратеииазы в димере Р и с. 1.22. Расстояния между атомами Со в молекуле иативной Н1Ч-1 протеиназы (карта Куитца) Коитуриьв линни оп оиаитг олииакоаым расс аоиииам мсжлу атомами СС' а 4, 6, В и 10 А 92 имеют данные, прежде всего рентгеноструктурные, о ренине, аспартатной протеиназе плазмы крови. Дело в том, что этот фермент в отличие от других аспартатных протеиназ, да и вообще амидгщ!ролаз, обладает практически абсолютной специфичностью. Известно, что ренин гидролизует лишь свой природный субстрат — ангиотензиноген, отщепляя от его Х-концевой части декапептид, н небольпюе число синтетических аналогов высокой гомологии Х-концевой последовательности ангиотензина (378!.
Почти любая аминокислотная замена в субстрате на пентапептидном фрагменте до расщепляемой связи (Рв— Р,) и на тетрапептидном участке после нее (Р; — Рв) ведет к непродуктивному комплексу Михаэлиса и отсутствию гидролиза. Причина такой феноменальной специфичности ренина пока остается невыясненной. Структура ренина и его кигибитерньгх комплексов. Ренин — гликозилированный белок, входит в ферментную систему, осуществляющую биогенез и распад октапептидного тканевого гормона ангиотензина 11, самого мощного из известных прессорных агентов в системе кровообращения. Ангиотензин П стимулирует сужение периферических артериол по всему организму и тем самым повышает артериальное давление, Помимо этого, он активирует секрецию ряда гормонов (главным образом, альдостерона), влияет на работу сердца, печени, центрального и периферического отделов нервной системы, а также вызывает ряд других откликов в организме млекопитающих.
Его непосредственный предшественник — ангиотензин 1, образуется из уже упоминавшегося глобулярного белка крови ангиотензиногена путем отщепления от него под действием ренина Х-концевого декапептида. Согласно приведенной ниже схеме, гидролиз пептидной связи между остатками (.еп-10 и (.еи-1! является первой и скорость-определяющей стадией в каскаде ферментативных реакций превращения ангиотензиногена в ангиотензин Б с его последующим разрушением. АНГИОТЕНЗИНОГЕН Авр'-Агс' — Чан — Туг' — Ча!' — Нгвг — Ргог — Рьез — Нгвг — Ьеон — !.ео»вЂ” Ренин АНГИОТЕНЗИН! Авр — Агп — Ча! — Туг — Ча! — Нгв — Рго — Рве — Нв — Ьео Киназа П АНГИОТЕНЗИН П Азр-Агд — Ча! — Туг — Чаг-Нгв — Рго — Рпе Аминопептидаза АНГИОТЕНЗИН В Агп — Ча! — Туг — Ча! — Ни — Рго — Рве 93 Пространственное строение ренина исследовалось в ряде работ.
А. Силецки и соавт. идентифицировали трехмерную структуру частично дегликозилированного нативного рекомбинантного ренина человека с разрешением 2,5 А [350). Ряд пептидных участков на периферии глобулы не просматривался на картах электронной плотности, и поэтому они были отнесены к конформационно лабнльным, лишенным детерминированных структур потлям. Позднее Дж. Рауэл и соавт.
выполнили рентгеносчруктурный анализ гликозилированного нативного ренина человека и его ингибиторных комплексов с разрешением соответственно 2,8 и 2,4 А [351). Структура фермент-ингибиторного комплекса этого белка была определена также В.
Дханараем и соавт. с разрешением 2,6 А [354[, В отмеченных работах описаны стабилизирующие взаимодействия специфических карманов активного центра фермента с боковыми цепями остатков Ря — Р4 на октапептидном участке ингибиторов. Наиболее детально и с лучшим разрешением [2,0 А) изучена К. Дичвисом и соавт.[39!) кристаллическая структура субмаксилларного ренина мыши, ннгибированного субстратоподобным декапептидом СН-66: Ргя — Нгэ — Рго — Р[зе — Нгз — [.еп[ф) — СН[ОН) — СН вЂ” 1.еп — Туг— Туг — Бег — ХНз[Є— Р,— Рх — Рз — Рт — Р,— Р, — Р,' — Р,— Рз), где Р[ч— пивалоильная блокирующая группа, а — СН[ОН) — СНг — гидроксиэтиленовая группа с Я-конфигурацией второго асимметрического атома С 1.еп[ф).
Были определены положения 10038 атомов 325 аминокислотных остатков гликознлированного фермента, 364 атомов ингибитора и 613 атомов кислорода кристаллизационной воды. Среднеквадратичная ошибка в координации атомов составила 0,21 А, а среднеквадратичные отклонения от стандартных значений длин связей — 0,026 А и угловых расстояний — 0,054 А. Трехмерные структуры исследованных ренинов наделены теми же характерными особенностями, что и другие аспартатные протеиназы. Они также являются [3-структурными белками, состоящими из двух доменов. Между ними находится субстрат связывающая щель, в центре которой размещены каталитически важные остатки Ахр-32 и Авр-215, а за ними, как и у других ферментов этой группы, следуют Тпг и О!у.
Очень близки пространственные структуры молекул ренина из разных источников. Например, различие в ориентациях доменов в структурах ренина мыши и человека не превышает 1,7'. Положение доменов у пепсина по сравнению с ренином мыши отличается на 6,9', а у эндотиопепсина — 18,8'. Декапептидный лиганд в фермент-ингибиторном комплексе имеет конформацию 8-складчатого листа, вытянутого вдоль субстрат- связывающей щели [табл. 1.3 [373 — 379, 391)), Его карбоксиэтиленовая группа между двумя остатками [.еп занимает в активном центре фермента положение чувствительного места субстрата н образует водородные связи с карбоксильными группами каталитических остатков Азр-32 н Азр-215.
Конформационные состояния основных и боковых цепей всех остатков ннгнбитора в комплексе с ренином отвечают наиболее ннзкоэнсргстнческим формам свободных аминокислот, н в то о 03 О 00 г Ю м ! 00 0 ь 00 00 м е о Ю Ю 0 Ю Е 0 3 $ Е о Б- о~ о й о д ф Ы ~ й о ф о Д' о о М и .о о о 6 о о 6 ф о Таблица 14 Остатке ренина, атомы котирык обратунзт близкие контакты с атомами ннгибнтора СН-66 (с 4,2 з!] [391] Остатки ренина, образующие субсграгсвизывающне карманы Субсгратсвизы- вающие карманы Бб 55 Бе БЗ ].ен-10, Бег-12, Рье-220,].ео-276, %7, %8, %138 Бег-12, Рго-1!1,]лн-114, Бег-219, %7, %8 Бег-219, Рье-220, ИЬ-287, %77, %138, %147 С!о-!3, Бег-77, Рго-1! 1, ]со-114, А]а-1 !5, Рье-117, С!у-217, Бег-218, Бег-219, %7, %11, %77 Туг-75, С!у-76, Бег-77, Бег-2!8, Бег-222, Н!з-287, Мес-289, Ча1-300, %77, %147 Азр-32, С1у-34, Туг-75, Рве-!17, Ча1-120, Азр-215, Ову-217 С!у-34, Пе-73, На-74, Туг-75, Слу-76, С]о-128, Ча1-130, Ча1-213, Азр-215, Пе-291, Ча1-298, Ча! 300 %76, %87 С1у-34, Бег-35, Пе-73, Н!з-74, Туг-75, С]о-128, Ча]-130, Пе-291, Твг-295, %28, %73, %74, %76 Нм-74, Туг-75, С!у-76, Пе-291, Рго-292, Тбг-295, %74, %75 ° Бз Рго-294, ззгг-295, %75 же время, являясь развернутыми структурами, предоставляют наилучшие условия для эффективных взаимодействий с остатками активного центра фермента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
