Остаток - гистидин
Cтраница 2
В целом вращение вокруг связи М - М ( имид-азольный), по-видимому, определяется не электронными факторами, а стерическими требованиями остатка гистидина, находящегося в состоянии покоя, которые возникают за счет контактов между имидазольными группами и соседними лигандами, а также за счет связывания водородными связями свободного ( пиррольно-го) атома азота имидазола. [16]
Атака карбонильного атома углерода субстрата гидроксилыюй группой серина представлена протекающей по механизму как кислотного, так и основного катализа с участием имидазольной части остатка гистидина. Переносчиком протона на стадии реакции, соответствующей кислотному катализу, служит молекула воды. Считается, что распад тетраэдрического промежуточного продукта также происходит по механизму кислотно-основного катализа, причем молекула воды служит переносчиком протона на стадии основного катализа. [17]
Эти группы находятся в гидрофобном окружении во внутренней области фермента, и атаке гидроксильной группой серина способствует отщепление протона по механизму общеосновного катализа имидазольным кольцом остатка гистидина. [18]
Мономер инсулина ( молекулярная масса 6000) содержит две неодинаковые пептидные цепи А и В, связанные дисульфидными мостиками; каждая молекула мономера содержит два остатка гистидина в положениях В5 и Вю соответственно. Добавление 0 7 атома Zn ( II) на молекулу димера приводит к монодисперсному гексамеру [16], что находится в согласии с кристаллической структурой. [19]
Предположим, что в ферменте, катализирующем реакцию переноса протона, например в фосфоглюкозоизомеразе или в кетостероидизомеразе, основанием, которое удаляет протон от углерода, является имидазольный остаток гистидина. Чтобы произошел протонный обмен, необходим перенос протона от сопряженной кислоты имидазола к растворителю, что может быть результатом реакции с ионом гидроксила или с водой. [20]
ОН остатка серина в химотрипсине, панкреатин, липазе, щелочной фосфатазе, аспарагиназе и др; группа ЗН остатка цистеина, напр, в папаине; группа СООН остатков аспа-рагиновой и глутаминовой к-т в пепсине, лизоциме, карбок-сипептидазе и др.; имидазольная группа остатка гистидина, напр, в рибонуклеазе, глюкозо-6 - фосфатазе. Эти группы могут функционировать как нуклеоф. Так, сериновые протеиназы и эстеразы инактивируются фосфорорг. [21]
Фотоокисление остатка гистидина в пептидных гормонах ( например, в глюкагоне) или ферментах ( например, в рибо-нуклеазе, трипсине или лизоциме) приводит к потере гормональной или ферментативной активности. Слабоосновное ими-дазольное ядро боковой цепи гистидина является причиной ряда трудностей, возникающих в ходе синтеза гистидинсодержащих пептидов. Именно поэтому до 1953 г. было известно всего несколько пептидов, содержащих остаток оь-гистидина на N-конце [191, 722] и в других положениях пептидной цепи ( [201, 636, 719, 1082, 1083,2119]; ср. [22]
Фотоокисление остатка гистидина в пептидных гормонах ( например, в глюкагоне) или ферментах ( например, в рибо-нуклеазе, трипсине или лизоциме) приводит к потере гормональной или ферментативной активности. Слабоосновное ими-дазольное ядро боковой цепи гистидина является причиной ряда трудностей, возникающих в ходе синтеза гистидинсодержащих пептидов. Именно поэтому до 1953 г. было известно всего несколько пептидов, содержащих остаток DL-ГИСТИДИНЗ на N-конце [191, 722] и в других положениях пептидной цепи ( [201, 636, 719, 1082, 1083,2119]; ср. [23]
Биологические функции имидазола самым тесным образом связаны с основностью его молекулы. Именно по этой причине остаток гистидина в белке содержит в физиологической области рН около 7 4 одновременно заметные количества свободного основания и протонированного имидазолия. Это означает, что он может функционировать как акцептор и как донор протонов в зависимости от потребностей своего ближайшего окружения. Такую же роль играют остатки гистидина и в различных ферментах, например в рибонуклеазе, альдолазе, некоторых протеазах. [24]
Биологические функции имидазола самым тесным образом связаны с основностью его молекулы. Именно по этой причине остаток гистидина в белке содержит в физиологической области рН около 7 4 одновременно заметные количества свободного основания и протонированного имидазолия. Это означает, что он может функционировать как акцептор н как донор протонов в зависимости от потребностей своего ближайшего окружения. Такую же роль играют остатки гистидина и в различных ферментах, например в рибонуклеазе, альдолазе, некоторых протеазах. [25]
При катализе ферментами химической реакции может реали-любой из вышеприведенных механизмов катализа. Например, имидазольное кольцо остатка гистидина в ферменте а-химотрипсин ( разд. Действительно, ферменты - это сложные катализаторы, в ходе действия которых реализуется несколько механизмов. [26]
Механизм катализа реакции транспептидации рибосомой служил предметом многих исследований и дискуссий. Имеется целый ряд указаний на участке имидазольного остатка гистидина какого-то рибосомного белка в катализе. Однако все попытки выделить промежуточное ацилферментное ( ацилрибосомное) производное, типа того, что образуется при катализе реакций гидролиза и транспептидации протеиназами, были безуспешны. Возможно, его и не должно быть в искомом виде, поскольку пептидил-т РНК уже является активированным макромолекулярным ацилпроизводным, которое может рассматриваться как функциональный аналог ацил-ферментной группы. Многие считают, что транспептидация в рибосоме катализируется просто вследствие надлежащей пространственной ориентации и сближения реагирующих групп аминоацил-т РНК и пептидил-т РНК, без химического каталитического участия каких-либо специальных нуклеофильных групп пептидилтрансферазного центра. В пользу последнего предположения приводятся данные о малой специфичности пептидилтрансферазного центра по отношению к типу связи, образование которой может быть им катализировано. Действительно, если к тРНК или аналогу ее З - конца присоединен не аминокислотный остаток, а оксикислотный ( НО - - CHR-CO - - вместо FkN-CHR-CO -), то такое производное тоже является хорошим акцепторным субстратом, и в результате реакции образуется сложнрэфирная связь. Подобным же образом, если акцепторным субстратом служит тиоацильное производное, рибо-сомный пептидилтрансферазный центр катализирует образование тиоэфирной связи. [27]
Сопоставление первичных структур химотрипсиноподобных протеаз А и В [103] показало, что 61 % аминокислотных остатков, образующих эти протеазы, идентичны. Обширные области с идентичной последовательностью найдены около остатка гистидина 57, аспарагиновой кислоты 102, серина 195, двух дисульфидных мостиков и на NH2 - и СООН-концах, а также в предполагаемом центре связывания субстрата. [28]
 |
Взаимное расположение иона имидазолия остатка ги стадии а и атома железа в гемоглобине. Положительный заряд имида-золия сохраняет ион Fez. [29] |
У человека существует, однако, несколько известных мутаций, изменяющих аминокислотную последовательность в а-цепи или в р-цепи гемоглобина так, что легкость, с которой окисляется атом железа, возрастает, в результате чего и развивается ферригемоглобинемия. Одна из таких мутаций приводит к замене остатка гистидина в положении 58 а-цепи на остаток тирозина. Боковая цепь тирозина содержит оксибензольное кольцо, которое, обладая свойствами кислоты, не притягивает протона и не приобретает положительного заряда. Возникающее заболевание называют ферригемоглобинемией по а-цепям. [30]
Страницы: 1 2 3 4