Имидазольная группа

Cтраница 2

Общий характер взаимосвязи и химического взаимодействия между имидазольной группой и группой ОН позволяет высказать некоторые предположения. Имидазольная группа, вероятно, активирует группу ОН таким образом, что делает ее активной по отношению к реакции ацилирования, и образующееся таким путем производное ацилсерина благодаря соседству имидазольной группы является весьма лабильным. [16]

Учитывая все это, можно ожидать, что имидазольные группы остатков гистидина проявляют свойства нуклеофильных катализаторов в активных центрах ферментов. Действительно, обнаружение каталитических реакций с участием имидазола, а также то, что проявление ферментативной активности химотрипсином и родственными ему ферментами обусловлено наличием свободной имидазольной группы, позволили предположить, что имида-зол на самом деле выполняет именно эту роль в ферментативном катализе. Однако оказалось, что нуклеофильный катализ химотрипсином и родственными ему ферментами протекает с промежуточным образованием сложного эфира из ацильной группы субстрата и гидроксильной группы остатка серина. К настоящему времени нет никаких убедительных данных, подтверждающих, что имидазол выступает в качестве нуклеофильного катализатора в какой-либо ферментативной реакции переноса ацильной группы. На первый взгляд это может показаться удивительным, однако вопрос становится понятным, если вспомнить, что имидазол - это эффективный нуклеофильный катализатор лишь в случае реакций с участием высокоактивированных ацильных групп, позволяющих образоваться промежуточному ацилимида-золу. В большинстве биологических реакций переноса ацильной группы принимают участие менее активированные ацилпроизводные. В неферментативных реакциях с участием таких соединений ( в том числе в реакциях с участием 0-ацетилсерина, который представляет собой модель ацилфер-мента) имидазол выступает как общеосновной, а не нуклеофильный катализатор. [17]

На рис. 1 показано, что в миоглобиновой структуре гидрофильные имидазольные группы двух гистидинов могут выдаваться из спиралей Е и F в гидрофобную область на каждой из сторон порфи-риновой плоскости. Проксимальный гистидин F8 координируется с железом. Известно несколько мутантов, у которых гистидин F8 заменен на тирозин. [18]

На основании этих результатов Брюс [118] предположил, что имидазольная группа остатка гистидина может входить в состав каталитического центра ферментов, ответственных за специфический гидролиз тноэфиров. [19]

Брэдбери и Шерага [6] сумели использовать пики протонов при С-2 имидазольной группы гисти-диновых остатков [7] ( см. разд. [20]

Для других основных функциональных групп белка - гуани-динной группы аргинина и имидазольной группы гистидина - в таблице е приведено специфических реагентав. Не имеется ясных указаний и на то, что какая-либо - из этих трупп имеет значение для биологической активности. Точно так же, чрезвычайно ограничены сведения об их реакционной способности в белках. Однако все имидазольные группы большого числа нативных белков ( за исключением лактоглобулина) реагируют с ДНФБ. [21]

Иод -, бром - и хлорацетаты натрия легко взаимодействуют с сульфгидрильными, аминными, имидазольными группами полимерного субстрата с образованием соответствующих карбок-симетильных производных. Так, S-карбоксиметилирование белков в растворе иодуксусной кислоты происходит очень быстро и специфично. Реакции алкилирования йодистым метилом или дибромэтиленом протекают медленнее, нежели с иодуксусной кислотой, и реализуются преимущественно на - SH - и NH2 - группах белка. В некоторых случаях возможен также деструктивный распад полимерной цепи. [22]

Выброс фенола происходит гораздо быстрее, чем в аналогичных сложных эфирах без имидазольной группы. Как и в случае катализа с помощью карбоксилат-нона, нуклеофильньш катализ имеет значение только для сложных эфиров, полученных из довольно кислых спиртов, поэтому большинство исследований проведено с эфирамн фенолов. [23]

Термодинамические данные о диссоциации фенольных групп. [24]

Степень соответствия теории эксперименту; приблизительно такая же как и в случае имидазольных групп и аминогрупп. При исследовании других белков, молекулы которых невелики, получаются те же результаты: грубое соответствие с теорией, но всегда небольшие определенные количественные отклонения от ожидаемого значения наклона прямой или от значения р / Схар. [25]

Из зависимости скорости гидролиза XXXII от рН следует, что каталитически активной является протонированная имидазольная группа. [26]

Титрование от рН 8 5 до рН 6 5 обусловлено взаимодействием протонов с имидазольными группами гистидина и с концевыми а-аминогруппами, которые присутствуют в белке в небольшом количестве. Аргинин при титровании непосредственно не определяется, так как константа диссоциации гуанидиновой группы настолько высока ( р / Сз несколько выше 13), что эта группа при любом значении рН, допускающем точные измерения, не может в заметном количестве перейти в ионизированную форму. Поэтому максимальное связывание основания белком нельзя определить достаточно точно. [27]

Активные участки свободного фермента должны содержать две ионогенные группы ( предполагается, что это имидазольные группы), и в области рН, в которой фермент является активным, они могут частично находиться как в форме ИмН так и в форме Им. Активный участок должен иметь другие, еще не известные структурные особенности, которые способствуют связыванию ионов фумаровой или яблочной кислот. Высокие значения k и k6 говорят о том, что вся пространственная конфор-мация ( фермента) является жесткой системой и соединение с ионами фумаровой и яблочной кислоты не требует предварительной перегруппировки участков макромолекулы фермента. По-видимому, в свободном ферменте ионы фумаровой или яблочной кислоты занимают место, которое первоначально было занято молекулами воды. [28]

Однако существуют веские свидетельства в пользу того, что для проявления каталитической активности необходима имидазольная группа остатка гисти-дина в активном центре фермента. Зависимость от рН максимальных скоростей как стадии ацилирования, так и деацилирования показывает, что активность фермента пропорциональна доле основной формы группы с рК - 7, что лежит в области рК, ожидаемой для имидазольной группы. Одно это не может служить строгим доказательством, что имидазольная группа включается в активный центр; это значение рК может отражать: 1) ионизацию некоторой другой ионогенной группы, величина рК которой искажена белком; 2) имидазольную группу, протонизация которой вызывает образование каталитически неактивной конформации фермента; 3) изменение скорость определяющей стадии, а не ионизацию какой-либо группы. [29]

Реакция фосфорилирования ( 2 - 24) дает дополнительные, хотя и косвенные доказательства участия имидазольной группы в ацилировании или фосфорилировании фермента. Химотрипсин, окисленный фотохимическим путем, в котором разрушена имидазольная группа [77], не способен реагировать с ДФФ. [30]

Страницы: 1 2 3 4