Гидролизация субстрата

08.09.2015г.

Б. Хартли и Б. Килби установили, что этот субстрат гидролизуется как трипсином, так и химотрипсином. Для того чтобы начался гидролиз, необходимо, чтобы фермент встретился в растворе с субстратом и образовался так называемый ферментсубстратный комплекс. Затем эфир расщепляется на составляющие его кислый и основной компоненты.

Кислый, или ацетильный, компонент соединяется с ферментом, давая начало промежуточному соединению, так называемому ацилферменту; основной компонент освобождается в виде спирта нитрофенола. Далее ацилфермент гидролизуется под действием воды; при этом происходит регенерация фермента, а ацильная группа освобождается в виде соответствующей (в данном случае уксусной) кислоты.

Первая реакция протекает настолько быстро, что ее невозможно отделить от второй; третья, однако, происходит более медленно. Начальную вспышку активности, отражающую две первые реакции, можно проследить, определяя освобождающийся нитрофенол; измерения облегчаются тем, что этот спирт имеет желтую окраску. О третьей реакции можно судить по выделению кислоты. Будучи наиболее медленной из всех, третья реакция определяет общую скорость процесса. Механизм каждой из трех реакций был подробно изучен в основном благодаря работам Т. Брюса, а также М. Бендера.

Особое внимание уделялось идентификации на поверхности фермента специфических групп, участвующих в каждой из постулированных реакций.

В настоящее время совершенно точно установлено, что протеолитическая активность трипсина и химотрипсина определяется группами двух видов. Гидролиз n-нитрофенилацетата можно остановить в конце второго этапа, например проводя реакцию в слабокислой среде. После выделения и анализа ацилфермента оказалось, что ацильный компонент всегда связан с гидроксильной группой остатка серина в ферменте.

Хотя в молекулах трипсина и химотрипсина содержится приблизительно по 30 остатков серина, тем не менее только один из таких остатков способен соединяться с ацильной группой при взаимодействии с синтетическими субстратами. Была установлена локализация этого активного серина в молекулах обоих ферментов. Поскольку реакционная способность трипсина, химотрипсина и ряда других ферментов с общим механизмом действия зависит от серина, они получили название «сериновых протеаз».

Другая группа, с которой безусловно связана ферментативная активность протеолитических ферментов, это имидазольное кольцо гистидина, содержащее три атома углерода и два атома азота. Гистидин является эффективным нуклеофильным реагентом, так как он способен отдавать пару электронов от одного из двух атомов азота имидазольного кольца. Вот почему, согласно современным представлениям, остаток гистидина участвует во второй реакции, атакуя пептидную или другую эквивалентную связь в сложном эфире; не исключено, что он играет роль и в третьем этапе, вызывая гидролиз ацилфермента.


«Молекулы и клетки», под ред. Г.М.Франка





Читайте далее: