#12 Лекция по каталитическим механизмам биохимии I для Кевина Ахерна BB 450/550

1. Контактная информация - took.biotin_0v@icloud.com 2. Лекции Кевина на The Great Courses - https://www.thegreatcoursesplus.com/b... 3. Видеолекции Кевина на Lecturio для студентов-медиков - https://www.lecturio.com/medical-cour... 4. Учебные материалы на https://kevingahern.com/biochemistry-... 5. Видеоканал курса на    • #01 Biochemistry Introductory Lecture for ...   6. Метаболические мелодии на https://teeheetime.com/category/lyric... 7. Бесплатные книги Кевина по биохимии - https://kevingahern.com/biochemistry-... 8. Аудиокурс Кевина по подготовке к поступлению в медицинский вуз на Listenable - https://listenable.io/web/courses/143... Основные моменты: Ферменты IV 1. Химические вещества, такие как DIPF и йодоацетат, ковалентно (и необратимо) связываются с боковыми цепями определенных аминокислот (серина и цистеина соответственно), и если эти боковые цепи необходимы для каталитического действия фермента, фермент не будет катализировать реакции после обработки этими химическими веществами. 2. Пенициллин — это вещество, напоминающее субстрат фермента в бактериях, который помогает формировать клеточную стенку бактерий. Связываясь с ферментом, он инактивирует фермент, ковалентно связываясь с активным центром, тем самым разрушая фермент (и убивая бактерию, содержащую его). Ингибитор такого типа известен как суицидный ингибитор. Основные моменты каталитических механизмов 1. Протеазы катализируют гидролиз пептидных связей в полипептидах. Обычно они достаточно специфичны для определенных аминокислот и расщепляют их в этих аминокислотах или вблизи них. 2. Химотрипсин — это протеаза, активность которой тщательно изучена. Удобно, что активность химотрипсина можно изучать с помощью искусственного субстрата, который при расщеплении ферментом высвобождает желтый продукт. 3. При изучении высвобождения окрашенного субстрата ферментом, по-видимому, это происходит с двумя разными скоростями. Сначала происходит ОЧЕНЬ быстрое высвобождение окрашенного субстрата. После этого первоначального всплеска активности оставшийся желтый цвет высвобождается медленно. 4. Причина, по-видимому, заключается в том, что катализируемая реакция происходит в два этапа. На первом этапе происходит расщепление связи с образованием желтого продукта, который быстро высвобождается. Другим продуктом этой реакции является остаток субстрата, ковалентно связанный с ферментом. Для того чтобы фермент связал другую молекулу субстрата и выделил больше желтого цвета, он должен сначала высвободить ковалентно связанную молекулу. Этот этап происходит медленно и объясняет, почему последующие желтые молекулы высвобождаются медленно — после высвобождения первой молекулы фермент должен удалить ковалентно связанную молекулу, связаться с новым субстратом, расщепить субстрат и затем повторять процесс снова и снова. 5. Химотрипсин — пример протеазы, использующей реактивный серин в своем активном центре. Такой фермент называется сериновой протеазой. Обработка химотрипсина дифенилпиридином (DIPF), который ковалентно связывается с серинами, инактивирует фермент. 6. Сериновые протеазы образуют ковалентные промежуточные соединения со своими полипептидными субстратами. Первый этап включает нуклеофильную атаку алкоксидного иона на полипептидный субстрат с образованием ацил-ферментного промежуточного соединения. Образование этого промежуточного соединения приводит к разрыву пептидной связи и высвобождению первого полипептидного фрагмента. Ацил-ферментное промежуточное соединение расщепляется добавлением воды, что приводит к высвобождению другой части исходного полипептида и регенерации исходного активного центра фермента. Этот последний этап происходит относительно медленно. 7. В активном центре химотрипсина (и других сериновых протеаз) находится так называемая каталитическая триада аминокислот, включающая серин, связанный водородной связью с гистидином. Гистидин, в свою очередь, связан водородной связью с остатком аспарагиновой кислоты в активном центре. Каждая из водородных связей каталитической триады важна в каталитическом механизме. Образование нуклеофильного алкоксидного иона на серине становится возможным в конечном итоге благодаря взаимодействиям в каталитической триаде и этим водородным связям. 8. Каталитическая триада не является уникальной для химотрипсина. Сериновая протеаза, известная как субтилизин, также имеет ту же каталитическую триаду и использует аналогичный механизм. 9. Помимо каталитической триады, фермент имеет еще два важных участка, которые следует учитывать. Первый — это оксианионная ямка, которая стабилизирует тетраэдрический промежуточный продукт, образующийся в процессе катализа. Второй, называемый S1-карманом, — это место связывания субстрата. И оксианионная ямка, и S1-карман расположены рядом с активным центром (каталитической триадой).