Сходность структур химотрипсиногена и трипсиногена

Итак, химотрипсиноген и трипсиноген имеют сходную структуру и механизм действия, но различную специфичность. Возможно, они произошли от общего предка. Структурные элементы, с которыми связана ферментативная активность, отличаются большой устойчивостью и не изменяются в процессе эволюции. Подобное химическое постоянство структур, связанных с биологической функцией, было уже отмечено для аминокислотной последовательности цитохрома и гемоглобина у животных разных видов.

Трехмерная структура химотрипсиногена и трипсиногена все еще неизвестна. Метод рентгеноструктурного анализа, столь успешно использованный при установлении трехмерной структуры гемоглобина и близкого к нему миоглобина, лишь с трудом применим к протеолитическим ферментам. На основании всего того, что нам известно в настоящее время о трехмерной конфигурации химотрипсиногена и химотрипсина, можно лишь сказать, что «она сложна, но непонятна». Используя некоторые установленные факты, а также принципы, которые мы считаем правильными, мы попытались построить гипотетическую модель молекулы химотрипсиногена (смотрите рисунок ниже).

Гипотетическая модель молекулы химотрипсиногена

Гипотетическая модель молекулы химотрипсиногена — неактивного предшественника протеолитического фермента химотрипсина. Модель учитывает многие известные химические свойства химотрипсиногена, выделяемого поджелудочной железой. Трехмерная конформация до некоторой степени обусловлена дисульфидными мостиками, образующими в пяти точках внутримолекулярные связи. Молекула приобретает ферментативную активность после разрыва одной из связей трипсином (черное кольцо). Три серых кольца показывают точки вторичных разрывов. Согласно современным представлениям, активный центр молекулы занимает небольшую область и включает два остатка гистидина и один остаток серина (структуры черного цвета).

Модель, в частности, отражает тесное сближение двух гистидинов и активного серина; ограничения, накладываемые дисульфидными мостиками; стремление нерастворимых в воде аминокислотных остатков оказаться внутри молекулы, а водорастворимых — на ее поверхности; наконец, обязательную доступность пептидных связей, расщепляемых при активации зимогена. Насколько верна эта модель — покажет будущее.

Предшественники протеолитических ферментов образуются в клетках органов пищеварения; однако в активные ферменты они превращаются только после того, как выйдут из клеток. Во всех известных случаях это превращение сводится к расщеплению специфической пептидной связи в молекуле зимогена. Явление активации ферментов распространено довольно широко.

Известно, например, что пепсиноген превращается в пепсин, а прокарбоксипептидаза — в карбоксипептидазу. Активация зимогена характерна не только для протеолитических ферментов, но и для многих белков, участвующих в процессе свертывания крови: так, протромбин превращается в тромбин, плазминоген — в плазмин, а фибриноген — в фибрин.

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

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