Arg-245 и Туг-248 образуют водородные связи с субстратом, причем последний выступает в роли общего кислотного катализатора, участвующего в про-тонировавии уходящей группы. В роли атакующего нуклеофила выступает, по-видимому, либо карбоксилатная группа остатка Glu-270, либо молекула воды. В первом случае в качестве промежуточного продукта должев образоваться ангидрид. Наличие гидрофобного «кармана» объясняет специфичность фермента по отношению к С-концевым аминокислотам с объемистыми гидрофобными боковыми цепями.

Другая цинксодержащая протеиназа термолизин, продуцируемый Bacillus thertnoproteolyticus,— фермент, обладающий заметной термостабильностью. Он содержит также четыре связанных иона кальция [47, 48].

5. Ацилтрансферазы

В биосинтетических реакциях ацильные группы часто переносятся от амидов или сложных эфиров к различным акцепторам. Например, конечной стадией в образовании пептидных связей в процессе синтеза белка на рибосомах является перенос пептидильной группы, присоединенной при помощи эфирной связи к молекуле тРНК, к аминогруппе «активированной» аминокислоты (гл. 11, разд. Д,1).

Стадия трансацилирования (транспептидации) является также последней стадией в синтезе пептидогликанов бактериальных клеточных стенок. Аминогруппа диаминокислоты (рис. 5-9) одной пептидной цепи атакует амидную связь соседней цепи. При этом происходит замещение молекулы D-аланина и образуется поперечная связь (дополнение 7-Г). Ацильные группы, особенно ацетильные, часто переносятся на вуклео-фильные центры тиоэфиров кофермента А (гл. 8, разд. Б).Примером может служить образование ацетилхолина (дополнение 7-Б) из холина и ацетил-СоА в процессе реакции трансацетилирования. Заметим, что присущая тиоэфирам высокая эффективность переноса групп обеспечивает полноту протекания реакций.

1ипы реакцнй, катализируемых ферментами 117

Дополнение 7-Г

Пенициллины и родственные антибиотики8

Пенициллин (из гриба Penicilium был первым антибиотиком, нашедшим практическое применение в медицине. Промышленное получение его было начато в начале 40-х годов. Бензилпенициллин (пенициллин G)—один из нескольких природных пенициллинов, различающихся природой группы R (см. структуру, изображенную выше),— стал одним из важнейших лекарственных средств. Он особенно эффективен против грамположительных бактерий, однако в больших концентрациях может атаковать и грамотрицательные бактерии,, включая Е. coll.

Широко известный полусинтетический пенициллин, ампициллин (1^ = 0-а-аминобензил), является антибиотиком с широким спектром действия; он может атаковать как грамполо-жительные, так и грамотрицательные организмы. Ампициллин, так же как и пенициллин, обладает очень низкой токсичностью, однако может вызывать аллергические реакции. Другие полусинтетические пенициллины устойчивы к действию пенициллиназ. Эти ферменты, продуцируемые устойчивыми к пенициллину бактериями (гл. 15, разд. Г,7), расщепляют четырехчленное р-лактамное кольцо природных пенициллинов и инактивируют их.

Пенициллин поражает только растущие бактерии, препятствуя правильному поперечному сшиванию слоя пептидогли-кана в бактериальных клеточных стенках (гл. 5, разд. Г). Аминогруппа из диаминокислоты одной пептидной цепи пеп-тидогликана замещает D-аланиновую группу в реакции транс-нептидации (трансацилирования):

\

Аминогруппа О 4_*N. CHa

диаминокислоты ^/

другой цепи _ _ _ *' >.

"ООС н

ъ-апапил-Ъ-аяаниновый фрагмент

Было высказано предположение, что пенициллины явлЯ"-ются структурными аналогами Б-аланил-Б-аланина и связываются в активном центре трансацилазы6, в. Р-Лактамное кольцо пенициллинов нестабильно, что делает пенициллины

сильными ацилирующими агентами. Если предположить, что трансацилаза работает по механизму двойного замещения, то начальная атака пенициллина, связанного в активном центре трансацилазы нуклеофильной группой фермента, должна привести к образованию неактивного пеницнллиноилированного фермента. Экспериментальные данные не только подтверждают предположение о таком механизме действия пенициллина, но и позволяют сделать заключение, что он модифицирует более чем один белок; следовательно, могут быть другие точки воздействия пенициллина6, г-д.

Тесно связан с пенициллином еще один антибиотик, цефа-лоспорин С.

СОО" Н—С—NH»+ (СН2)3

с/ \н н с

Of ^СНа—О-С—СН3

СООН

Цефалоспории С

Он содержит D-a-аминоадипоильную боковую цепь, замещая которую другими группами можно получить различные полусинтетические цефалоспорины.

• Hoover J. R. Е., Stedman R. J. (1970). In: Medicinal chemistry (A. Burger, ed.), 3rd ed., Part I, pp. 371—408. Wiley (Interscience), New York.

e Blumberg P. M., Strominger J. L. (1972). J. Biol. Chem., 247, 8107— 8113.

? Gale E. F., Cundtiffe E., Reynolds P. E., Richmond M. H„ Waring M. /.

(1972). The molecular basis of antibiotic action. Wiley, New York. r Blumberg P. At., Strominger J. L. (1974). Bacteriol. Rev., 38, 291—375.

* Spratt B. G., Pardee A. B. (1975). Nature (London), 254, 516—517.

Д. Замещение