МЕХАНИЗМ КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

центре фермента, т.е. последовательность стадий катализа:

Такая организация катализа отличает ферментативные

реакции от не катализируемых превращений.

специфический гидролиз С-концевого аминокислотного остатка.
Карбоксипептидаза А синтезируется поджелудочной железой в

неактивной форме прокарбоксипептидазы.
Активация фермента происходит под действием трипсина.

(при рН > 7 в 12-перстной кишке),
не активна в

отношении Арг, Лиз и Про.

Сывороточная карбоксипептидаза В катализирует специфический гидролиз С-концевых остатков Арг и Лиз.

состав активного центра.

Активный центр карбоксипептидазы А локализован во впадине

на поверхности апофермента вблизи атома цинка и образован:
Zn2+
Глу-270, Глу-72,
Тир -248,
Арг-145,
Гис-69, Гис-196.

координационные связи с двумя остатками гистидина и остатком глутаминовой кислоты

(72), четвертая связь направлена на молекулу воды.
Рядом с ионом цинка есть большой гидрофобный "карман", в котором фиксируется боковая цепь концевого аминокислотного остатка пептидного субстрата.

(эффект десольватации).
Сорбция субстрата в активном центре происходит следующим образом:
свободная карбоксильная

группа субстрата (С-конец) связывается с гуанидиновой группой аргинина 145;
ароматическое кольцо С-концевой аминокислоты помещается в гидрофобный «карман».

Å и взаимодействует с α-СОО--группой расщепляемой пептидной связи;
СОО--группа Глу-270 сдвигается

на 2 Å к субстрату;
связывание субстрата приводит к нарушению водородных связей в апоферменте и Тир-248 сдвигается на 12 Å к гидролизуемой пептидной связи.
В результате этого гидроксильная группа тирозина оказывается возле NH-группы атакуемой связи.
Тир-248, перемещаясь, закрывает зону активного центра.

Zn2+ (электрофил) поляризует кислород этой же карбонильной группы.
Тир-248 взаимодействует

с NH-группой пептидной связи и становится донором водорода для аминогруппы.
Донором протона для гидроксильной группы тирозина является молекула воды.












В результате этих воздействий ангидрид расщепляется.

и ориентация субстрата по отношению к функциональным группам активного центра

фермента,
специфическое многоточечное связывание субстрата в активном центре;
индукция конформационных изменений в молекуле фермента;
десольватация зоны активного центра при образовании фермент-субстратного комплекса:
общий кислотно-основный катализ.

цепей.
Катализ в сериновых протеазах осуществляется ОН-группой серина.
Кислород в форме

-ОН группы не активен.
Активация кислорода происходит в результате потери Н+ и перехода в форму -О-.

 

с серином «триаду переноса заряда».

аминокислотных остатков, расположенными в гидрофобном участке), связывающей кислород расщепляемой пептидной

группы,
неспецифической пептид-связывающей площадки, отвечающей (вместе с оксианионовой дырой) за то, чтобы расщепляемая пептидная группа заняла правильное положение относительно активированного атома кислорода Ser195,
специфического субстрат-связывающего кармана, отвечающего за распознавание той аминокислоты, по карбоксилу которой производится расщепление пептида. Этот тип катализа является нуклеофильным.

Asp102 (малиновый).

Субстрат-связывающий центр:
оксианионовая дыра (зеленый),
неспецифическая субстрат-связывающая площадка (голубой),
субстрат-связывающий

карман (желтый).

Р1 (С-концевой продукт).
Гидролиз сложноэфирной связи.

катализа (гидролиза).
Связывание =СО расщепляемой связи в оксианионовой дыре снижает энергию

переходного состояния.

гидролизует после нейтральных алифатических аминокислот.
Трипсин – гидролизует после положительно заряженных

аминокислотных остатков.

в РНК.
В формировании активного центра фермента принимают участие
Глн-11,

Гис-12, Гис-119,
Тре-45,
Фен-120,
Сер-123.

гидрофобного взаимодействия пиримидинового основания с бензольным кольцом Фен-120.
 

и 5’-гидроксильной группой рибозы.

Реакция протекает по механизму нуклеофильного присоединения

к фосфатной группе.

имидазольное кольцо Гис-12 .
При этом происходит активация кислорода гидроксильной группы

и он приобретает свойства нуклеофила.

2’,3’-циклофосфат.

2’,3’-циклофосфат.
Освобождается продукт – 5’-ОН- олигонуклеотид

остатка фосфорной кислоты, расщепляемой эфирной связи, является молекула воды.
Донором

водорода для 2’-ОН группы рибозы выступает Гис-12.

на
3’-гидроксиле рибозы.
Такая специфичность обеспечивается точной ориентацией гидролизуемого циклофосфата

относительно катализирующих групп.

эффекты сближения и ориентации функциональных групп фермента и субстрата;
полифункциональный катализ

(нуклеофильное присоединение – образование циклофосфата и обобщенный кислотно-основный катализ – расщепление циклофосфатая).