Структура ферментов

Нам еще не до конца понятна взаимосвязь между структурой всей молекулы фермента и его активным центром. В большинстве случаев сохранение трехмерной структуры всей молекулы — необходимое условие для поддержания конформации активного центра. Поэтому многие воздействия, изменяющие конформацию белка, приводят к утрате ферментативной активности. В трипсине, химотрипсине и карбоксипептидазах содержится около 200—300 аминокислотных остатков на молекулу, что соответствует 3000—5000 атомов. Активный же центр состоит из очень небольшого числа остатков, возможно не более 20.

Давайте вспомним, что известно в настоящее время о химическом составе и структуре этих ферментов. Химический состав соединения принято выражать числом атомов различного типа, входящих в его состав. Так, например, состав глюкозы можно выразить формулой С₆Н₁₂О₆.

Химотрипсиноген (неактивный предшественник, или зимоген, химотрипсина) обладает элементарным составом C1₁₃₀H₁₇₈₂О₃₅₆N₃₀₈S₁₂. Однако подобная формула практически ничего не говорит нам о расположении атомов в молекуле. Состав таких огромных белковых молекул обычно выражают числом аминокислотных остатков, а не атомов.

Тогда для химотрипсиногена, который состоит из 246 аминокислотных остатков, получаем следующую запись: аланин₂₂ аргинин₄ аспарагиновая кислота₉ аспарагин₁₄ полуцистин₁₀ глутаминовая кислота₉ глутамин₁₀ глицин₂₃ гистидин₂ изолейцин₁₀ лейцин₁₉ лизин₁₄ метионин₂ фенилаланин₆ пролин₉ серин₂₉ треонин₂₃ триптофан₈ тирозин₄ валин₂₃.

Но и в таком виде формула говорит нам о свойствах белка не больше, чем формула С6Н12О6 о химических свойствах глюкозы. Глубже понять структуру белков помогает установление их аминокислотной последовательности. Подобный анализ необычайно трудоемок; до недавнего времени он был осуществлен только для рибонуклеазы — фермента из поджелудочной железы; молекула этого фермента состоит из 124 аминокислотных остатков.

В 1963 году была установлена аминокислотная последовательность трипсиногена (предшественника трипсина) и химотрипсиногена. Молекула трипсиногена представляет собой одинарную полипептидную цепь из 229 аминокислотных остатков — на 17 меньше, чем в химотрипсиногене. Аминокислотную последовательность химотрипсиногена установили независимо друг от друга Хартли, а также Кейл и Ф. Шорм. Позднее появилось сообщение К. Уолша и его сотрудников из нашей лаборатории, а также группы Шорма (эти исследователи провели частичный анализ этих зимогенов) об аминокислотной последовательности трипсиногена. В каждой из этих лабораторий на анализ последовательности каждого белка было затрачено около 15 «человеколет» работы.

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

• Соединение химотрипсиногена с субстратами или ингибиторами химотрипсина
• Последовательность аминокислот
• Расположение активных остатков серина
• Сходность структур химотрипсиногена и трипсиногена
• Гидролизация субстрата
• Гистидин в химотрипсине и в трипсине
• Серин в трипсине и химотрипсине
• Гидролиз белков
• Действие протеолитических ферментов
• Результат действия эндопептидаз и экзопептидаз на белок
• Основные принципы механизма действия ферментов
• Активация зимогена
• Замена цинка другим металлом