Биологический каталог




Ферменты. Том 1

Автор М.Диксон, Э.Уэбб

сть гидролиза. Показано, что трипсин способен гидролизовать соединение Шг^СНг^СОСНг СООС2Н5 (по связи СО—СН2), являющееся (3-кетокислотой с лизиноподобной боковой цепью.

Специфические требования трипсина могут быть удовлетворены, даже если необходимые группы находятся на разных молекулах. Инагами и Мураки |[2135] исследовали влияние некоторых четвертичных катионов на катализируемый трипсином гидролиз пептидов. Все исследованные катионы оказались конкурентными ингибиторами гидролиза специфических субстратов, например этилового эфира бензоил-Ь-аргинина. Однако гидролиз ацетилглицина ускорялся в 3, 9 и 2 раза метиламином, этиламином и 1-«-пропиламином соответственно; 1-н-бутиламин оказался ингибитором. При взаимодействии с соответствующим ионом происходит активация трипсина, при этом сродство к субстрату не изменяется. Положительно заряженная группа индуцирует активацию каталитического участка фермента подобно тому как это осуществляют аргинильная или лизильная боковые группы специфических субстратов.

Пепсин (КФ 3.4.23.1)

Специфичность этого фермента до конца не выяснена1. Хотя пепсин первым из всех протеолитических ферментов был по-

1 Вопрос о специфичности пепсина с учетом новых данных рассмотрен в работе Антонова н сотр. [Зинченко А. А., Румш Л. Д., Антонов В. К., Биоорганическая химия, 2, 803—810 (1976); Зинченко А. А., Румш Л. Д, Антонов В. К., Биоорганическая химия, 3, 1663—1670 (1977)]. — Прим. перев.

Специфичность действия ферментов лучен в кристаллическом виде, его специфичность изучена хуже, нежели специфичность большинства других ферментов. Установлено, что пепсин гидролизует белки намного медленнее,' чем это делают другие протеиназы. Еще медленнее он действует на пептиды. Одно время даже сомневались в способности пепсина расщеплять синтетические пептиды и наблюдавшийся незначительный гидролиз под влиянием препаратов пепсина склонны были приписывать действию другого, сопутствующего пепсину фермента. Кристаллический пепсин из лосося не расщепляет те синтетические пептиды, которые гидролизует пепсин млекопитающих [1999, 3464].

В противоположность некоторым другим пептидазам пепсин не действует ни на амидные, ни на сложноэфирные связи и гидролизует только пептидные связи. Действие пепсина на пептидные связи отличается абсолютной специфичностью в отношении оптической конфигурации аминокислотных остатков по обе стороны от гидролизуемой связи. Пептиды с ароматической аминокислотой на любой из сторон атакуемой связи являются хорошими субстратами, особенно в тех случаях, когда другая аминокислота является также либо ароматической, либо дикарбоновой аминокислотой. Если короткие пептиды имеют свободную концевую аминогруппу, то эффективность гидролиза снижается, поэтому N-ацилированные пептиды являются лучшими субстратами по сравнению с их неацилированными аналогами. Наличие серусодержащей аминокислоты вблизи атакуемой пептидной связи, в образовании которой участвует ароматическая аминокислота, повышает гидролизуемость пептида. Очень хорошими субстратами являются карбобензокси-L-тирозил-Ь-фенилаланин, карбобензокси-Ь-глутамил-Ь-тирозин или карбобензокси-Ь-метионил-Ь-тирозин. При амидировании С-концевой карбоксильной группы пептида эффективность гидролиза снижается.

Данные о действии пепсина на А- и В-цепи инсулина и ряд других белков в общем согласуются с результатами, полученными на синтетических пептидах; однако в белках наблюдали гидролиз некоторых дополнительных связей, например между лейцином и валином.

Общие выводы о специфичности действия пептидаз

Хотя имеющихся сведений пока еще недостаточно, чтобы составить полное представление о механизмах, лежащих в основе специфичности действия пептидаз, однако на основании известных фактов уже сейчас можно сделать некоторые обобщения. Очень часто решающим фактором служит присутствие или отсутствие определенных заряженных групп в определенном положении по отношению к гидролизуемой связи; именно Глава 6

это обстоятельство лежит в основе различий между экзопепти-дазами и эндопептидазами и между аминопептидазами и карб-оксипептидазами. Среди пептидаз мы встречаем такие ферменты, для действия которых необходимо, чтобы в молекуле субстрата вблизи гидролизуемой связи имелся положительный заряд; другим требуется отрицательный заряд, а третьи способны действовать только на субстраты, в молекуле которых на определенном расстоянии от гидролизуемой связи имеется как положительный, так и отрицательный заряд. Одним пептида-зам необходим заряд у а-аминогруппы субстрата, другим — в боковой цепи. Однако известны также и случаи, когда наличия заряда в молекуле субстрата вообще не требуется; химо-трипсин, например, может гидролизовать метиловый эфир бен-зоилглицина, метиловый эфир бензоилфенилаланина и ряд других нейтральных соединений.

Заряженные группы — не единственный фактор, определяющий специфичность; в некоторых случаях существенное значение имеют незаряженные и неполярные группы. Ряд пептидаз чрезвычайно чувствителен к присутствию в составе субстрата ароматических групп тирозина или фенилаланина, обычно равноценных в этом отношении (фенольные гидроксиль-ные группы не оказывают влияния на сродство). Для действия других пептидаз необходимо наличие в молекуле субстрата пирролидинового кольца иминокислоты. По крайней мере в одном случае для действия фермента требуется, чтобы в молекуле субстрата имелась углеводородная цепь, с помощью которой, по-видимому, осуществляется вандерваальсово взаимодействие между ферментом и субстратом.

Если указанные выше требования выполнены, то природа гидролизуемой связи не всегда имеет решающее знач-ение. Иногда эта связь может и не быть пептидной; в таких случаях ее можно представить общей формулой iRCO = X. Если остаток R имеет структуру, соответствующую специфичности фермента, то связь СО—X активируется; при этом природа остатка X важна лишь в той мере, в какой она влияет на химическую стабильность связи. В тех случаях, когда фермент не обладает специфичностью по отношению к X, он может катализировать не только гидролиз, но также и реакцию обмена одного остатка X на другой. Например, пептидазы, гидролизующие эфиры и амиды, катализируют также реакции транспептидирования ациль-ного типа [547, 1455]. Вместе с тем пепсин катализирует транс-пептидацию типа аминопереноса на свободные карбоксильные группы акцепторов [3403].

Уреаза (КФ 3.5.1.5)

Уреазу можно рассматривать как фермент, гидролизующий связь —СО—NH в простом, не являющемся пептидом соедине-

Специфичность действия ферментов нии, а именно H2N-CO-NH-H. Раньше считали, что фермент абсолютно специфичен к мочевине, однако имелись сообщения о том, что он гидролизует также небольшое число производных мочевины. Эти сведения были недавно проверены на высокоочи-щенных субстратах [1515]. Среди многих исследованных производных мочевины гидролизу подвергались только следующие: N-оксимочевина, семикарбазид (N-аминомочевина) и NjN'-ди-оксимочевина; не подвергались гидролизу, в частности, карб-азид (1Ч,М'-диаминомочевина), N-метилмочевина, N-бутилмоче-вина, N-метоксимочевина, N-(2-аминоэтил) мочевина, 2-имидазо-лидинон, биурет, 1-фенилсемикарбазид, этилкарбамат и карб-амоилазид.

/

ЛИАЗЫ

Многие ферменты этого класса являются высокоспецифичными; приводимые данные по специфичности констатируют только, что ряд близких к субстрату соединений не вступает а реакцию. Пируватдекарбоксилаза (КФ 4.1.1.1) способна декар-боксилировать вьйгшие гомологи пирувата (вплоть до 2-оксо-гексаноата), однако скорость реакции уменьшается с увеличением длины цепи; другие же декарбоксилазы действуют только-на одно соединение. Многие альдолазы также являются высокоспецифичными. Фруктозобисфосфат-альдолаза (КФ 4.1.2.13). интересна в том отношении, что обладает различной специфичностью в зависимости от того, из какой ткани она выделена. Этот фермент помимо Б-фруктозо-1,6-бисфосфата действует также на 3S, 4Р-кетозо-1-фосфаты. Фермент из мышц атакует бисфосфат примерно в 50 раз эффективнее, чем Б-фруктозо-1-фосфат; однако фермент из печени действует на оба субстрата почти одинаково.

Фумарат-гидратаза (КФ 4.2.1.2)

Этот фермент абсолютно специфичен и действует только на L-малат (прямая реакция) или на фумарат (обратная реакция). Фермент проявляет стереоспецифичность двух типов, так как в прямой реакции он действует только на одну из двух оптических форм, а в обратной — только на один из двух геометрических изомеров. В табл. 6.6 приведены данные по специфичности фумарат-гидратазы, которые показывают, что L-малат и фумарат не могут быть заменены ни одним из перечисленных в таблице соединений; в то же время многие из этих соединений действуют как конкурентные ингибиторы [3012].

Из этой таблицы видно, что для соединения с ферментом молекула вещества должна иметь две кислотные группировки;

OK_007Т Глава 6

Таблица 6 6

Специфичность фумарат-гидратазы

Субстраты Конкурентные ингибиторы Неактивные соединения

L-малат D-малат L-аспартат

Фумарат Цитрат D-ас

страница 85
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88

Скачать книгу "Ферменты. Том 1" (3.77Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.11.2018)