arrow



Механизм действия карбоксипептидаз

Карбоксипептидазы являются цинксодержащими ферментами и входят в состав группы металлопротеиназ.

На рис. 5.7 представлена схема активного центра карбоксипептидазы А. Как видно из рисунка, ион цинка расположен в углублении вблизи к поверхности фермента и образует в виде тетраэдра три координационные связи с двумя остатками гистидина (His69, His196) и остатком глутамата (Glu72), четвертая связь направлена на молекулу воды. Рядом с ионом цинка есть большой "карман", в котором фиксируется боковая цепь концевого аминокислотного остатка пептидного субстрата.

b_300_300_16777215_0___images_stories_karboksipeptidaz1.jpgkarboksipeptidaz2.jpg

Рис. 5.7. Пространственная структура карбоксипептидазы А. Показаны аминокислотные остатки, образующие постулированный каталитический активный комплекс (слева). С ионом цинка взаимодействуют Glu72, His69, His196.

Карбонильный кислород пептидной связи, подвергаемой расщеплению, вступает в координационную связь с ионом цинка, вытесняя из связи с цинком молекулу воды. При связывании пептидного субстрата изменяется конформация карбоксипептидазы, гидроксильная группа Tyr248 перемещается с поверхности фермента внутрь, оказываясь вблизи пептидной связи субстрата. Arg145 фиксирует концевую карбоксильную группу субстрата. ОН-группа Tyr248 отдает протон на NH-группу расщепляемой пептидной связи. Карбонильный атом углерода этой пептидной связи атакуется карбоксильной группой остатка Glu270, выступающей в качестве нуклеофильной группы, далее образовавшийся ангидрид Glu270 и кислотного компонента субстрата подвергается гидролизу (рис. 5.8).

Неполярное окружение иона цинка увеличивает его эффективный заряд и способность индуцировать диполь. Взаимодействуя с карбонильной группой пептидной связи, он вызывает сильную поляризацию связи С=О, что делает карбонильный атом углерода более чувствительным к нуклеофильной атаке.

Сильной поляризации карбонильной связи способствует также близость отрицательного заряда Glu270.

Карбоксипептидаза А индуцирует такое смещение электронной плотности на субстрате, которое повышает скорость ферментативной реакции.

b_300_300_16777215_0___images_stories_karboksipeptidaz3.jpg

Рис. 5.8. Механизм реакции гидролиза пептидного субстрата, катализируемой карбоксипептидазой А: Glu270 атакует карбонильный атом углерода гидролизуемой пептидной связи, Tyr248 отдает протон на NH-группу этой пептидной связи. Образовавшийся ангидрид далее подвергается гидролизу.