химический каталог




Химия протеолиза

Автор В.К.Антонов

Трипсин быка Трипсин свиньи Трипсин акулы

Химотрипсин В Эластаза свиньи Трипсин быка Трипсин свиньи Трипсин акулы Тромбин (В-цепь) *Цифры означают В скобках - o6i 138 (62) 723(192) 744(163) 463(153) 767(171 ) 1006(197) общее чис. lee минима. 723(192) 633(171 ) 519(162) 753(172) 1336(204) то случайш тьное числе 788(187) - (188) 978(192) 886(216) ix эволюц] ) различа] 71 (46) 358(110) 790(181 ) тонных из! ощихся ос! 353(104) 703(175) ленений. юваний в 754(184) ДНК.

В-(131 остаток) и С-(195 остатков) цепями, связанными между собой пятью ди-сульфидными мостиками. Соотношения между сс-химотрипсином и другими химо-трипсинами показаны ниже [12051:

1 13 14 15 16 146 147 148 149 245

H2N-Cys-Leu-Ser-Arg-Ile--Туг-Thr-Asn-Ala-AsnOH

Химотрипсиноген А

Разрывы 13-14 - тс-химотрипсин,

13-14; 15-16 - е-химотрипсин,

15-16; 146-147 - |1-химотрипсин,

15-16; 148-149 - ^химотрипсин,

13-14; 15-16; 146-147 - а (х)-химотрипсин,

13-14; 15-16; 146-147; 148-149 - а(ч)-химотрипсин.

Трипсин также существует в нескольких формах [292,1206,12071.

Кроме одноцепочечного р-трипсина, обнаружены ферменты с разрывами поли-

2.4. Первичная структура

67

пептидной цепи в положениях Lys131 -Ser132 (а-трипсин), Arg105-Val1Об (7-трипсин) и Lys49-Ser50 (S-трипсин). Последний сохраняет около 10% активности р-формы.

Практически отсутствует гомология первичных структур протеаз животного и микробного происхождения. Но и в этих случаях наблюдается сохранение небольших последовательностей на определенных участках молекул ферментов у животных и некоторых микроорганизмов. Так, типичные панкреатические протеазы - химотрипсин, трипсин и др. - имеют сходные последовательности в области остатков Ser195 (нумерация по последовательности химотрипсина), His57 и N-концевого участка с такими микробными протеазами, как сс-литическая протеаза Lysooacter sp. и протеаза А проназного комплекса Streptomyces grlseua. Как видно из табл.14, значительный консерватизм в первичных структурах сравниваемых участков наблюдается для сериновых протеаз поджелудочной железы, плазмы крови, лизосомных сериновых зндопептидаз, коллагеназ и лишь нескольких микробных ферментов. Все они имеют разветвленный гидрофобный остаток (изолейшн или валин) на N-конце, остатки Val и Gly в положениях 2 и 4 соответственно, одинаковую последовательность AlaAlaHlsCys в положениях 55-58 и последовательность GlyAspSerGlyGlyPro в положениях 193-198. Большинство микробных сериновых протеаз существенно отличаются от протеаз животных и в этих участках, однако внутри каждой группы постоянство последовательностей весьма устойчиво. Интересно отметить заметное сходство микробных протеаз, В-аланилкарбоксипептидаз и р-лактамаз I в области остатков 190-200. Хотя последовательности здесь неидентичны, все же замены имеют в большинстве случаев эквивалентный характер, т.е. Thr -» Ala, Thr -» Met и т.п. Несмотря на резкие отличия в последовательностях аминокислот у протеаз животного и микробного происхождения, зти ферменты довольно сходны в отношении пространственной структуры каталитически важных участков. Протеаза животных являются, по-видимому, продуктом дивергентной эволюции, т.е. происходят от общей для них сериновой "пропротеазы", возникшей на ранних этапах развития организмов. Микробные протеазы по отношению к протеазам животных - пример конвергентной эволюции, в ходе которой разные организмы выработали общий механизм катализа, исходя из разных белковых структур.

2.4.2. Цистеиновые амидгидролазы

Все цистеиновые амидгидролазы содержат свободную SH-группу остатка цистеи-на, блокирование которой приводит к полной потере каталитических свойств. Тиоловая группа весьма чувствительна к окислению и даже в чистых препаратах цистеиновых ферментов часто обнаруживается меньше, чем одна SH-группа из-за присутствия молекул с окисленной группой, потерявших способность к активации [12081. Сравнение последовательности аминокислот в таких цистеиновых протеазах растений, как папаин, фицин, бромелаин и актинидии,показывает значительную степень их гомологии. Особенно значительно сходство этих четырех ферментов в области каталитически активного остатка Cys25 и в области одного из остатков His (табл.15).

Сравниваемые последовательности у растительных протеаз и микробного фермента практически идентичны. Особенно интересны данные, полученные [720] для катепсина В из печени крыс: последовательность в области остатка цисте-

Таблица 14. Последовательность аминокислотных остатков в каталитически важных участках некоторых сериновых

амидгидролаз*

Номер в табл. 12 Фермент Номер остатка (нумерация химотрипсиногена А быка)

1 617181 920 555657585960 100101 102103104105 1 901 911 921 931 941 951 961 971 981 99 24 Карбоксипептидаза Y к I D Р К G G Н М V Р D К D Р I С Н I А G Е S Y А G Н

36 Химотрипсин А, бык I V N G Е А А Н с G V N N Е Т А Т ъ S С М G D S 0 G Р L

52 Трипсин, бык I V G G Y А А н с Y К N D D I М ъ S С Q G D S G G Р Ъ

63 Трипсин Veepra I V G G Т А А н с Ъ V I N D I 0 L А с Н G D S G О Р ъ

oriental is

69 Тромбин, человек I V Е G Q А А Н с Ъ L N L D R D I А С Е G D S 0 G Р р

В-цепь М

82 а-Литическая I V G G I А G Н с 0 Т G N D R А W S с G D S G G Р L

протеиназа М

86 Субтилизин BPN' А Q S V Р N S н G Т Н V I D S 0 I А Y N G Т S А S Р

105 Протеаза A Strepto- I А G G Е А G н С Т S N N D Y G I А Q Р G D S G G S Ъ

myces grleeue

114 Протеиназа К А А Q Т N N G н G т н V I D Т G I R S I S Т S М А т Р

139 Катепсин G I I G G R А А Н С W G Q N D I М L А Р К G D S G G р L

157 Фактор коагуляции I V G G Т А А н Р Y G G Y D I А Ъ А С К G D S G G р L

Х1а, человек

168 Коллагенолитиче екая

протеиназа

Uca pugilator I V G G V А А н С М D S N D I А V Т с D G D S G G р L

180 Эластаза панкреати- V V G G т А А н с L V G Y D I А ъ G с М G D S G G р Ъ

ческая, свинья

187 Химаза I I I G G V А А н с К G Ъ Н D I М ъ А р К G D S G G р ъ

189 Триптаза, собака I V G G R А А Н с V G G А D I А ъ S с Q G D S 0 G р ъ

204 Фактор D системы I ъ 0 G R А А Н С Ъ Е D Н D L Ъ ъ S с К G D S 0 G р ъ

комплемента

249 Протеаза ,Р Н Н V W Y R I D Р V L т А К G Н S G S Y р

собемовирусов

'литературные источники см. табл.12.

Однобуквенный код [1204]: А - Ala В - - Авх, ( - Сув, D - Авр, Е - Glu, Р ¦ - Phe , G - oiy, Н - His I - Не t

К - Lys, Ъ - Leu, М - Met, N - Asn, Р - Pro, Q - Gin, R - Arg S - Ser , т - Thr, V - Val, W - - Тгр, X - ?,

Y - Туг, Z - Olx.

2.4. Первичная структура

69

ина у этого фермента полностью идентична последовательности растительного фермента папаина. Несколько отличается по структуре химопапаин. В целом гомология первичной структуры катепсинов В и Н с папаином составляет соответственно 30 и 40% Е721 i, а в области активного центра - 92 и 7556 [12091.

Представляет интерес структура Са-зависимых протеаз - калпаинов. Это белки, состоящие из двух цепей (80 и 30 кДа). Тяжелая, каталитическая цепь содержит 4 домена, причем домен 2 (остатки 100-300) гомологичен другим типичным цистеиновым протеазам, а домен 4 (остатки 550-700) имеет большое сходство с Са-связывающими белками, такими,как кальмодулин, тропонин С и пр. (7721.

Обращает на себя внимание консерватизм остатка глицина в положении 23. У большинства сериновых протеаз остаток глицина также расположен на удалении двух остатков от каталитически важного (серинового) остатка (см. табл.14). Особая роль глицина, по-видимому, заключается в его способности образовывать так называемый р-изгиб в полипептидной цепи, что создает особую структуру вблизи каталитически активного остатка сериновых и цистеиновых протеаз.

Интересно отметить определенное сходство цистеиновых протеиназ ряда вирусов и сериновых протеиназ [656,815,816]. Вероятно, оба эти семейства ферментов произошли от общего предшественника, обладавшего протеолитической активностью, причем каталитически активный остаток цистеина в ходе эволюции трансформировался в остаток серина (ср.:И21 о!).

2.4.3. Аспартатные амидгидролазы

В последние годы появились сведения о первичной структуре значительного числа аспартатных протеаз животного и микробного происхождения. Сопоставление последовательностей у представителей этих двух групп ферментов ясно указывает на их эволюционное родство. Как и у протеаз других типов, сходство между последовательностями ферментов животных существенно больше, чем между ферментами животных и микроорганизмов.

Так, при сравнении зимогенов аспартатных протеиназ из 373 остатков (наиболее длинная из известных последовательностей - прохимозин) 175 остатков (т.е. 47й) идентичны у всех протеаз животных и лишь 63 остатка (1755) идентичны у протеаз животного и микробного происхождения (12111. Интересно, что идентичные остатки и последовательности сгруппированы в "кластеры" - примерно две трети идентичных остатков покрывают лишь 2055 полипептидной цепи. Как и у других типов амидгидролаз, гомология особенно выражена на определенных участках последовательности, которые поэтому можно считать важными для функционирования ферментов. В случае аспартатных протеаз это относится к N- и С-концевому фрагментам и последовательностям вблизи остатков Asp32 и Asp215 (табл.16).

Интересная'особенность выявляется при сравнении N- и С-концевого участков аспартатных протеаз, особенно участков в области остатков Asp32 и Asp215. Здесь наблюдается значительная внутренняя гомология. Это обстоятельство трактуется [12121 как свидетельство общего происхождения аспартатных протеаз животных и низших грибов, причем современные белки являются

Таблица 15. Последовательность аминокислот в области каталитически важных остатков некоторых цистеиновых амидгидролаз

Номер в табл. 12 Фермент Номер остатка (в последовательности папаина)

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 158 159 160 1 61 162 1 63

279 Катепсин В D Q G S С G S С W А G Н А I R I

(легкая цепь)

283 Папаин N Q G S С G S С W А D Н А V А А

284 Фицин Q Q G Q С G S С W А D Н А V А L

285 Бромелаин N Q N Р с G А С W А N Н А V Т А

287 Химопапаин А N Q G А с G S С W А D Н А V Т А

297 Протеиназа Strepto- G Q А А т G Н С V А G Н А V А А

myces aureus

298 Актинидии S Q G Е с G G С W А D Н А I V I

303 Калпаин I С Q G А L G D С W Ъ G Н А 1 S V

Литературные источники см. табл.12.

Таблица 16. Участки первичной структуры аспартатных амидгидролаз*

Номер в табл. 12 Фермент Номер остатков в последовательности пепсина свиньи

-2 - -1 1 2 3 А 5 6 7 8 30 31 32 33 34 21321Д215216217218 32232332Д325326327 349 Пепсин А человека V D Е Q Р L Е N V Р D т G I V D Т G Т G L А Р V А

350 Пепсин А свиньи I G D Е Р Ъ Е N I ? D т G I V D Т G Т G L А Р V А

350 Пепсин А быка V S Q Е Р Ъ Q N I Р D т G I V D Т G Т G L А Р V А

352 Пепсин кур V Ь Т V V Т Е Р L L N V Р D т G I I D Т G т G L А К А I

354 Пепсин С человека S V Т Y Е Р М А Y L Р D т G I V D Т G т G Р А т А А

357 Химозин А G Е V А S V Р Ъ Т N L Р D т G I L D Т G т G L А к А I

372 Пепсин Aeperergillue V А т N Т Р Т А L Р D т G I А D Т G т G Р А А Q А

aviamorl

374 Пенициллопепсин A A S G V А т N Т Р Т А N Р D т G I А D Т G т G Р А Р Q А

376 Пепсин Rhlzhopua A G V G г V р М Т D Y G В Р D т G I L D т G т Q I А Р V А

chlnenele

407 Протеаза ВИЧ-1 (HIV-1 ) р Q I Т Ъ W Q R ъ L D т G a L D т G А)** G С Т L Q Р

Литературные источники см. табл.12. **В димере.

_i_I_

2.4. Первичная структура

71

продуктами дупликации гена их общего предшественника. Возможно, что этот предшественник был близок по структуре современным ретровирусным протеина-зам, которые имеют сходство с одним доменом аспартатных протеиназ животных и активны лишь в состоянии димера [9391.

2.4.4. Металлсодержащие амидгидролазы

Группа металлсодержащих амидгидролаз весьма многочисленна и разнообразна как по размеру и свойствам, так и по их функциональной специфичности. Как и у других групп ферментов наблюдается гомо

страница 11
< 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 "Химия протеолиза" (8.49Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
ремонт холодильника Liebherr CP 3501
Фирма Ренессанс: лестница на второй этаж в дом - цена ниже, качество выше!
где купить 1с управление торговлей учебная версия
премиум такси москва

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)