Реакция - транспептидация
Cтраница 1
Реакции транспептидации для трипсина хорошо изучены [28, 29]; они могут значительно осложнить работу по изучению аминокислотной последовательности. Однако принято считать, что большой роли транспептидация не играет, так как при протеолизе выход пептидов довольно высокий ( 50 - 100 % от теории) и обычно не наблюдают образования пептидов, содержащих более одной основной группы. [1]
Реакции транспептидации, катализируемые папаином, были изучены Фрутономидр. Известны также и другие растительные протеазы, например фицин, получаемый из растений Ficus sp, бромелин - из ананаса и асклепаин, выделенный из растений Asclepias. В общем эти ферменты похожи на папаин, но, за исключением фицина [39], их специфичность и степень очистки мало изучены. [2]
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. [3]
Все это делает невозможным даже приблизительную оценку изменения свободной энергии в самой реакции транспептидации в процессе нормального элонгационного цикла на рибосоме. Конечно, из того факта, что реакция протекает, и быстро, следует вывод об уменьшении свободной энергии рибосомного комплекса при транспептидации. Однако это уменьшение не может быть столь значительным, как - 30 кДж / моль ( - 7 ккал / моль) в стандартных условиях, а должно быть меньше по следующим соображениям. Во-первых, свободная энергия гидролиза связанного субстрата, при условии освобождения продуктов гидролиза, должна быть меньше таковой свободного субстрата, так как часть энергии должна была освободиться при связывании, если оно было спонтанным. Во-вторых, свободная энергия гидролиза субстрата, когда продукт задерживается в связанном виде, тоже должна быть меньше таковой в случае, когда продукт освобождается, так как в связанном состоянии продукта аккумулирована часть свободной энергии, если освобождение продукта является в принципе термодинамически спонтанным. Можно считать, что свободная энергия около - 30 кДж / моль ( - 7 ккал / моль), которая освободилась бы в реакции транспептидации в случае, когда субстраты и продукты свободны, здесь распределяется на предыдущую стадию связывания аминоацил-т РНК и последующую стадию транслокации, таким образом питая весь элонгационный цикл. [4]
Синтез белков с использованием в качестве исходных продуктов пептидов происходит в результате реакции транспептидации, которые катализируются ферментами, относящимися к группе транспептидаз, а также некоторыми протеолитическими ферментами. Пр-и реакциях транспептидации остаток пептида переносится с одной молекулы белка или пептида на другую молекулу. В процессе этих реакций образуются новые молекулы белков или пептидов. [5]
Более того, акцепторный аминокислотный остаток атакует донорный остаток в такой ориентации, что реакция транспептидации дает в результате удлиненный остов N, - С. [6]
 |
Шаро-стержневая скелетная модель пуромицина ( без водородов, основанная на данных рентгеноструктурного анализа ( по М. Sundaralingam et al. J. Mol. Biol., 1972, v. 71, p. 49 - 70. [7] |
Знание конформации реагирующих субстратов в пептидилтрансфе-разном центре рибосомы имеет ключевое значение для понимания молекулярного механизма реакции транспептидации, катализируемой рибосомой. Однако какие-либо прямые сведения о тех конформа-циях, в которых 3 -концы тРНК и примыкающие аминоацильные остатки реагируют друг с другом, отсутствуют. [8]
 |
Схемы претранслокационного ( слева и посттран-слокационного ( справа состояний рибосомы. [9] |
РНК ( или ее аналога) как донорного субстрата, в результате чего между ними происходит реакция транспептидации, и пептидилпуромицин выпадает из рибосомы. Пептидил - тРНК в пост-гранслокационной рибосоме реагирует с пуромицином, а в претрансло - Кационной рибосоме - нет. РНК в Р - участке, и является количественной мерой постгранслокационного состояния в изучаемом препарате рибосом. Наоборот, некомпетентность к пуро-мицину говорит о претранслокационном состоянии частиц. Кодонзависимое связывание аминоацил-т РНК с транслирующей рибосомой непосредственно после реакции транспептидации оказывается невозможным; метка будет связываться только после транслокации. Следовательно, неспособность к связыванию аминоацил-т РНК означает претранслокационное состояние рибосомы, а компетентность к связыванию аминоацил-т РНК характеризует посттранслокационное состояние. [10]
Наиболее разумной кажется гипотеза о том, что ориентацион-ный эффект пептидилтрансферазного центра действительно принципиально важен в осуществлении реакции транспептидации на рибосоме, но что он может дополняться вкладом специфического микроокружения, способствующего реакции. [11]
В соответствии с вышесказанным, имеются четыре способа измерения транслокации, основанных на одном из следующих критериев: 1) реакция транспептидации с низкомолекулярным акцепторным субстратом - пуромицином; 2) связывание аминоацил-т РНК; 3) освобождение деацилированной тРНК; 4) передвижение матричного полинуклеотида. [12]
Синтез белков с использованием в качестве исходных продуктов пептидов происходит в результате реакции транспептидации, которые катализируются ферментами, относящимися к группе транспептидаз, а также некоторыми протеолитическими ферментами. Пр-и реакциях транспептидации остаток пептида переносится с одной молекулы белка или пептида на другую молекулу. В процессе этих реакций образуются новые молекулы белков или пептидов. [13]
В первой реакции переносится пептид, содержащий свободную аминогруппу, во второй реакции - пептид, имеющий свободный карбоксил. В результате реакций транспептидации синтезированные белки, или пептиды, оказываются специфичными для данного организма, так как исходные вещества также были продуктами биосинтеза данного организма. Реакции транспептидации энергетически выгодны для организма, так как при их течении свободная энергия системы существенно не изменяется и для синтеза пептидов и белков по этому пути требуется небольшая затрата энергии. [14]
 |
Схемы претранслокационного ( слева и посттран-слокационного ( справа состояний рибосомы. [15] |
Страницы: 1 2