7.8. Карбоксипептидаза А: протеолитический фермент, содержащий цинк

Перейдем теперь к карбоксипептидазе -пищеварительному ферменту, гидролизующему -концевую пептидную связь в полипептидах. Особенно легко гидролизу ются пептиды, в которых -концевой остаток имеет ароматическую или большую алифатическую боковую цепь (рис. 7.22). Этот фермент интересен в том отношении, что по механизму катализа он принципиально отличается от лизоцима. Прежде чем перейти к подробному обсуждению механизма действия карбоксипептидазы А, отметим два основных аспекта.

1. Индуцированное соответствие. Связывание субстрата сопровождается значительными изменениями структуры фермента.

2. Смещение электронов. В активном центре фермента содержатся атом цинка и другие группы, которые индуцируют перераспределение электронов в субстрате, облегчая тем самым процесс гидролиза.

Трехмерную структуру карбоксипептидазы А (рис. 7.23) при разрешении в 2 А

Рис. 7.23.

Трехмерная структура карбоксипептидазы А. Показаны только -углеродные атомы и ион цинка (заштрихованный кружок в центре).

получил в 1967 г. Уилльям Липском Фермент содержит одну полипептидную цепь из 307 аминокислот, имеет компактную форму, которую можно приближенно описать как эллипсоидную с размерами 38 А. В ферменте - имеются области -спиралей (38%) и -складчатых слоев С белком прочно связан ион цинка, наличие которого необходимо для проявления ферментативной активности. Ион цинка расположен в углублении близко к поверхности молекулы, причем он образует координационные связи (в виде тетраэдра) с боковыми цепями двух гистидинов, боковой цепью глутамата и молекулой воды (рис. 7.24). Рядом с ионом цинка на ферменте имеется большого размера «карман», в который попадает боковая цепь концевого остатка пептид! кто субстрата.

Рис. 7.24. Ион цинка, расположенный в активном центре карбоксипептидазы А, образует координационные связи с боковыми цепями двух гистидинов и глутамата. Занимающая 4-ю координационную связь молекула воды здесь не показана. (Blow D. М., Steitz Т. А., Х-гау diffraction studies of enzymes, Ann. Rev. Biochem., 39, 78, Copyright 1970 by Annual Reviews, Inc.)

Рис. 7.25. Схематическое изображение связывания глицилтирозина в активном центре карбоксипептидазы А. Показан постулированный каталитически активный комплекс.

Рис. 7.26. Пространственное расположение глицилтирозина в активном центре карбоксипептидазы А. Глицилтирозин (субстрат) изображен красным. (Blow D. М, Steitz Т. А., Х-гу diffraction studies of enzymes, Ann. Rev. Biochem., 39, 78, Copyright 1970.)