Биологический каталог




Ферменты. Том 1

Автор М.Диксон, Э.Уэбб

Никотинил-Ь-тирозинамид Никотинил-Б-тирозинамид 15,0 6,2

Ацетил-Ь-триптофан Ацетил-Б-триптофан 17,5 4,8

L-триптофанамид D-триптофанамид 6,3 3,2 Глава 6

Таблица 6.2

Стереоспецифичиость химотрипсииа [822, 1873, 3829]

Относительная

стереоспецифич-

Субстрат мМ V, с-1 V иость

км VD (*m)l/(*m)d

Ацетилфенилала- L 1,8 63,1 3,5 10* oo oo

нин (метиловый D 2,3 — —

эфир)

Формилфенилала- L Очень Очень •~106 10*

нин (метиловый мала велика эфир) D 0,25 0,0034 13,83

Беизоилаланин L 9,75 0,26 26,8 23,6 8,23

(метиловый D 3,29 0,011 3,25 эфир)

3-карбометокси- L 11,69 0,12 10,61 0,005 2,46 10-*

3,4-дигидроизо- D 0,53 22,7 4,31 10* карбостирил

Этиловый эфир L 1,7 0,00036 0,21 0,18 1,9

«а-ацетоксипро- D 180 0,02 0,11 пионовой кислоты

Метиловый эфир 'N-пиколинил- L D 18 17 0,07 0,165 3,89 9,71 0,42 0,4

аланина

к субстрату (если Км не слишком сильно отличается от Ks, что, вероятно, справедливо для данного фермента; см. с. 274). Даже в том случае, когда ни один из изомеров не атакуется ферментом, сродство к D-форме все же оказывается выше, нежели к L-форме.

Действие химотрипсииа было исследовано на очень большом числе синтетических субстратов (с. 373), и во многих случаях стереоспецифичиость фермента оказалась не абсолютной. Относительное предпочтение ферментом одного из изомеров значительно варьирует в зависимости от природы субстрата. Стереоспецифичиость фермента по отношению к ряду субстратов с общей формулой RiCHR2COOR3 приведена в табл. 6.2. В случае метилового эфира ацетилфенилаланина, являющегося хорошим субстратом, D-изомер не гидролизуется с измеримой скоростью; для соответствующего формильного производного относительное предпочтение L-изомера еще остается очень большим Вместе с тем в случае производных аланина предпочтительный гидролиз L-изомеров выражен в значительно меньшей степени. Для трех последних соединений, приведенных

Специфичность действия ферментов Я Я Я

о=с сн о=с сн, о=с сн,

\ / \ / \ /

NH-С NH-С NH-С

/ \ /\ /\

н СООСН, Н СООСН, н соосн,

Метиловый эфир Метиловый эфир 3 карбометокси-3,

формилфенилаланина бензоилаланина 4~ЪигиЬроизокарбостирил

Рис. 61. Структуры некоторых субстратов химотрипсина.

в табл. 6 2, специфичность фактически является «обратной», и D-изомер гидролизуется быстрее, чем L-изомер.

Хейн и Ниман [1873, 1886] предложили объяснение наблюдаемой картины в рамках общих представлений о специфичности химотрипсина, основанных на постулировании взаимодействий трех групп субстрата с тремя участками в активном центре фермента. Если три участка, взаимодействующих с Ri, R2 и —СООЯз-группами субстрата (где Ri — ацильная группа, R2— R-группа аминокислоты, образующей гидролизуемую связь), обозначить рь р2 и р3 соответственно, то, согласно постулату авторов, гидролиз будет происходить только в том случае, когда эфирная группа —COOR3 (или другая гидролизуемая группа) правильно ориентирована в участке р3.

Расположение участков рь р2 и р3 в области активного центра фермента таково, что в случае нормального хорошего субстрата, такого, как метиловый эфир ацетилфенилаланина, его L-изомер способен взаимодействовать с ферментом надлежащим образом: R] с рь R2 с р2 и —COOR3 с р3; D-изомер не может занять требуемое положение. В том случае, когда Rr и R2-rpynnbi имеют меньшие размеры, препятствия для альтернативных вариантов взаимодействия уменьшаются, и R2-rpyn-па может взаимодействовать с рь а Ri-группа с р2; связывание L-изомера с ферментом может оказаться не оптимальным для катализа, и величина V снижается; в то же время у соответствующего D-изомера субстрата появляется возможность занять положение, которое является каталитически эффективным; таким образом, степень стереоспецифичности снижается.

На рис. 6 1 показаны структуры трех субстратов из табл. 6 1. Бензольная группа (Ri) D-изомера метилового эфира бензоилаланина способна взаимодействовать с р2-участком, который «нормально» взаимодействует с боковой цепью ароматической аминокислоты L-изомера хорошего субстрата, при этом у некоторых молекул, осуществляющих такое взаимодействие, эфирная группа оказывается в благоприятной для катализа ориенГлава 6

тации по отношению к рз. Кольцевая структура третьего субстрата значительно уменьшает число возможных вариантов его размещения в активном центре, и D-изомер жестко удерживается в эффективном для катализа положении. В результате этого активность фермента в отношении L-изомера карбометок-сидигидроизокарбостирила оказывается величиной того же порядка, что и в отношении метилового эфира L-бензоилаланина, активность же в отношении D-изомера значительно повышается, что и приводит к обращению специфичности (табл. 6.2).

Весьма сходное объяснение предложено для «обращения» стереоспецифичности в случае этил-а-ацетоксипропионата [822]. У L-изомера этого соединения —ОСОСНз-группа, находящаяся в Ri-положении, может взаимодействовать с неполярным рг-уча-стком, а эфирная группа —с pi-участком, который по постулату взаимодействует с ациламиногруппой. Такая ориентация является каталитически неэффективной: в результате V уменьшается, в то время как Км остается величиной примерно обычного порядка. В случае же D-изомера при связывании ацетокси-группы с неполярным участком эфирная группа способна взаимодействовать с рз, и гидролиз оказывается возможным.

Специфичность к цис-транс-томер&м

Специфичность ферментов может определяться не только D, L-изомерией, но также и другими типами стереоизомерии. Если фермент атакует субстрат с ^мс-конфигурацией, то, как правило, он не атакует трамс-изомер данного соединения, и наоборот. Фумарат-гидратаза, например, действует только на фума-рат и совершенно не действует на малеинат; кроме тоге, она катализирует образование из малата только фумарата. Таким образом, этот фермент проявляет стереоспецифичиость двух типов: по отношению к фумарату в одном направлении реакции и по отношению к L-малату — в другом. Многочисленные примеры стереоспецифичности обоих типов можно найти в Списке ферментов.

Ряд ферментов, однако, одинаково хорошо действует на оба изомера. В тех случаях, когда в ходе реакции нарушается асимметрия оптически активного центра, соответствующие ферменты действуют как рацемазы, поскольку они могут превращать L-форму субстрата в симметрическую промежуточную форму и затем в результате обратной реакции образовывать рацемическую смесь. Примерами могут служить ферменты подгруппы 5.1. Если фермент одинаково хорошо действует как на цис-, так и на транс-форму какого-либо соединения и образуется молекула, в которой возможно свободное вращение вокруг соответствующей связи (например, в результате присоединения молекулы глутатиона к двойной связи), то такой фермент действует как

Специфичность действия ферментов цыс-грамс-изомераза (примерами могут служить ферменты подгруппы 5.2). Эпимеризацию сахара можно рассматривать как D—L-изменение при определенном углеродном атоме углеводного кольца; она может осуществляться сходным путем под дей* ствием ферментов, которые не обладают специфичностью к какой-либо одной стереохимической конфигурации при соответствующем углеродном атоме. Подобного типа реакции катализируются ферментами подгруппы 5.1.3.

Стереоспецифичность по отношению к симметричным субстратам

Помимо упомянутых выше типов стереоспецифичности известна также способность ферментов различать в симметрических молекулах группы, которые являются химически идентичными.' Так, например, в реакции

где строчные буквы обозначают четыре группы, присоединенные к углеродному атому, фермент может действовать только на одну из двух химически неразличимых я-групп. Доказательством этого служит образование только одного оптического изомера асимметрической молекулы С x'xyz. При фосфорилирова-нии глицерина под действием фермента КФ 2.7.1.30 образуется только sn-глицерол-З-фосфат [601]. Это асимметрическое фос-форилирование симметрической молекулы глицерина было подтверждено изотопным методом [602]. Показано, что при фосфор илировании 1-14С-глицерина, полученного в процессе дрожжевого брожения из меченного по карбоксилу ацетата или 3,4-14С-глюкозы [4606], имеет место следующая реакция:

Сходная специфичность была обнаружена у фермен-тов трикарбонового цикла, участвующих в образовании и распаде лимонной кислоты. При химическом расщеплении лимонной кислоты, образованной ферментативным путем из С*ООСН2СОСООН, установлено, что 14С присутствует только в одной концевой карбоксильной группе. Так

страница 76
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88

Скачать книгу "Ферменты. Том 1" (3.77Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.11.2019)