Результат действия эндопептидаз и экзопептидаз на белок
В результате совместного действия эндопептидаз и экзопептидаз белок расщепляется на фрагменты различной длины — вплоть до свободных аминокислот. Этот процесс важен с физиологической точки зрения: благодаря ему белки могут усваиваться организмом в виде свободных аминокислот и более крупных фрагментов, способных всасываться через стенку кишечника. Свойство протеолитических ферментов избирательно гидролизовать белки послужило также важным орудием для экспериментального определения аминокислотной последовательности белков.
Серьезный шаг вперед в понимании специфичности действия протеолитических ферментов был сделан около 25 лет назад благодаря открытию М. Бергмана, Д. Фрутона и их сотрудников. Они установили, что протеолитические ферменты способны гидролизовать сравнительно простые синтетические соединения всего с одной-двумя пептидными связями. Трипсин, например, быстро гидролизует N-ациларгининамид — производное аминокислоты аргинина (смотрите рисунок ниже), у которого вместо карбоксильной группы (СООН) аргинина стоит амидная (содержащая азот) группа, а вместо первичной аминогруппы на другом конце молекулы — ацильная группа (остаток какой-либо органической кислоты, например уксусной).
Использование синтетических субстратов
Использование синтетических субстратов позволяет узнать много важного о механизме действия ферментов. На рисунке показана молекула производного аминокислоты аргинина — N-ациларгининамида. Атом водорода в этом простейшем из субстратов трипсина замещен ацильной группой (R*CO), а гидроксильная группа справа — аминогруппой (NH2).
При действии трипсина из N-ациларгининамида образуется N-ациларгинин и аммиак.
Спустя несколько лет моим сотрудникам Д. Шверту, С. Кауфману, Д. Сноуку и мне удалось показать, что если азот амидной группы
в N-ациларгининамиде заменить кислородом, то полученные эфиры атакуются еще быстрее, чем исходный амид.
Итак, стало ясно, что субстраты сравнительно простого строения подвергаются гидролизу так же, как и сложные белки. Это помогло понять механизм действия протеолитических ферментов, для которого, следовательно, совсем не обязательны огромные размеры молекулы природного субстрата. Далее, использование синтетических субстратов, молекулы которых имеют ограниченное число реакционноспособных групп, позволило выяснить, какое значение при специфическом взаимодействии фермента с субстратом имеют различные структурные элементы молекулы природного субстрата; так можно использовать набор ключей для определения устройства замка. Работы Бергмана и его сотрудников были продолжены многими учеными. Особенно большое внимание этой проблеме уделяли Э. Смит и К. Ниман. Ею занимались также в нашей лаборатории в Вашингтонском университете. Проведенные исследования дали богатый материал, позволяющий установить связь между структурой синтетических молекул и их взаимодействием с протеолитическими ферментами.
В частности, было показано, что существуют соединения, реагирующие как с трипсином, так и с химотрипсином. Они представляют собой высокореакционноспособные сложные эфиры ароматических (то есть содержащих бензольное кольцо) спиртов и некоторых органических кислот.
«Молекулы и клетки», под ред. Г.М.Франка
Читайте далее:
- Соединение химотрипсиногена с субстратами или ингибиторами химотрипсина
- Последовательность аминокислот
- Расположение активных остатков серина
- Сходность структур химотрипсиногена и трипсиногена
- Гистидин в химотрипсине и в трипсине
- Серин в трипсине и химотрипсине
- Гидролизация субстрата
- Структура ферментов
- Активация зимогена
- Замена цинка другим металлом
- Гидролиз белков
- Действие протеолитических ферментов
- Основные принципы механизма действия ферментов
