ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Функциональные группы, входящие в активный центр фермента из "Химия биологически активных природных соединений" Установление структуры активного центра и идентификация входящих в него функциональных групп связаны с большими трудностями и требуют кропотливых аналитических исследований. [c.204] Изучение свойств этих функциональных групп позволит лучше понять их роль в образовании каталитически активной структуры ферментов и механизм их действия. [c.205] Сульфгидрильная группа цистеина . Ферментативная активность ряда ферментов (а-амилазы, папаина, креатинкиназы, альдолаз, некоторых дегидрогеназ и многих других) тормозится при блокировании содержащихся в них сульфгидрильных групп остатков цистеина. Такие ферменты называют тиоловыми ферментами. [c.205] Сульфгидрильная группа обладает высокой реакционной способностью благодаря легкости взаимодействия свободной электронной пары серы со сравнительно слабыми электрофильными агентами. Этим объясняется многообразие химических реакций, в которые она вступает (ацилирование, алкилирование, фосфорилирование, окисление, образование меркаптидов, попумеркаиталей, водородных связей), и ее особое место среди других функциональных групп белка при образовании сложной макроструктуры ферментов и ферментативном катализе. [c.205] Легкость образования меркаптидов (кислотность SH-группы цистеина) зависит от влияния близлежащих функциональных электроноакцепторных групп. [c.205] Меркаптидные связи имеют значение для поддержания макромолеку-ля]шой структуры некоторых ферментов (глутаматдегидрогеназы, алкогольдегидрогеназы и др.). Так, в случае алкогольдегидрогеназы ионы образующие меркаптидные связи, соединяют отдельные субъединицы фермента в каталитически активный полимер (четвертичная структура). [c.205] Сульфгидрильная группа цистеина обладает способностью образовывать дисульфидные (ковалентные) и водородные связи, которые также участвуют в создании и поддержании макроструктуры ферментов. При образовании водородной связи с участием протона сульфгидрильной группы повышается электронная плотность вокруг атома серы, что приводит к возрастанию его нуклеофильности. Кроме того, в активном центре ферментов сульфгидрильная группа активирована соседними (в макроструктуре) функциональными группами фермента имидазольной группой гистидина и карбоксильными группами. [c.205] Для установления наличия сульфгидрильных групп в активном центре фермента проводят исследование в присутствии субстратов, коферментов или их аналогов, защищающих активные центры от действия реагентов на ЗН-группу. Действительно, при титровании в присутствии субстрата или кофермента количество титруемых ЗН-групп уменьшается. [c.206] Окисление ЗН-группы кислородом воздуха (аутоокисление) протекает с заметной скоростью в присутствии каталитических количеств liOHOB железа и меди. [c.206] Реакция окисления ЗН-групп используется для количественного определения этих групп в белке. [c.206] Гидроксильная группа свободного серина, подобно другим первичным спиртовым группам, химически мало активна. Однако она оказывает существенное влияние на свойства участка белка, соседнего с остатком серина. Близлежащие пептидные связи становятся менее прочными и легко разрываются при кислотном гидролизе Так, например, при гидролизе инсулина соляной кислотой пе удалось получить пептиды, содержащие связи, образованные аминогруппами остатков серина и треонина, — они разрушались в первую очередь. [c.207] Гидроксильная группа остатка серина легко образует водородные связи, необходимые для сохранения каталитически активной макроструктуры фермента. [c.207] Эти реагенты, специфически взаимодействующие с гидроксилом серина, позволяют идентифицировать его в активном центре фермента. [c.207] Эта реакция очень удобна при использовании радиоактивных индикаторов (реакции с диизопропилфторфосфатом, меченным Р). [c.208] Имидазольная группа гистидина . Имидазольная группа гистидина входит в состав активного центра ряда ферментов трипсина, химотрипсина, рибонуклеазы, ацилхолин—ацилгидролазы (холинэстеразы), фума-ратгидратазы, оксидазы -аминокислот, креатинкиназы и других. [c.208] Однако атомы азота и углерода в этом ароматическом гетероцикле неравноценны по реакционной способности. Наиболее реакционноспособны атомы азота, причем свойства двух азотов различны. Вторичный азот (N1) имеет электрофильные свойства (слабокислые), и протон его может быть замещен на другие группы, такие, как ацетил или фосфорил, а также может участвовать в образовании водородной связи. Третичный азот (N3) обладает нуклеофильными (основными) свойствами и легко присоединяет протон, образует комплексы с ионами металлов или другими электрофильными реагентами, а также участвует в образовании водородных связей, в которых азот выполняет роль акцептора водорода. [c.208] Примером высокого сродства имидазольной группы к металлам является участие гистидинового остатка полипептидной цепи белковой молекулы цитохрома с и других железопорфириновых ферментов в образовании координационных комплексов с атомом железа гема. [c.208] Вследствие легкости таутомерного превращения каждый из атомов азота имидазола может проявлять как электрофильные, так и нуклеофильные свойства. [c.209] В ферментных системах имидазол проявляет свойства кислотно-основных катализаторов и участвует в переносе электронов, протонов, ацильных и фосфатных групп. Каталитические свойства имидазольной группы зависят от степени ионизации ее подвижного атома водорода. На активность имидазольной группы оказывают влияние смежные с ней функциональные группы. [c.209] Вернуться к основной статье