Карбоксипептидаза

Карбоксипептидаза 3.4.16–3.4.18 ( номер ЕС ) представляет собой протеазу, фермент ( гидролизующий расщепляющий) пептидную связь на карбокси-концевом (С-концевом) конце белка или пептида . В этом отличие от аминопептидаз , которые расщепляют пептидные связи на N-конце белков. Люди, животные, бактерии и растения содержат несколько типов карбоксипептидаз, которые выполняют разнообразные функции: от катаболизма до созревания белков. Обсуждались как минимум два механизма. ^[1]

Функции

Первоначальные исследования карбоксипептидаз были сосредоточены на карбоксипептидазах поджелудочной железы A1, A2 и B при переваривании пищи. Однако большинство карбоксипептидаз не участвуют в катаболизме . Вместо этого они помогают созревать белкам, например, посттрансляционная модификация . Они также регулируют биологические процессы, например, биосинтез нейроэндокринных пептидов, таких как инсулин, требует карбоксипептидазы. Карбоксипептидазы также участвуют в свертывании крови , выработке факторов роста , заживлении ран , репродукции и многих других процессах.

Механизм

Карбоксипептидазы гидролизуют пептиды по первой амидной или полипептидной связи на С-конце цепи. Карбоксипептидазы действуют путем замены воды в субстрате карбонильной (C=O) группой. Реакция гидролиза карбоксипептидазы А имеет две механистические гипотезы: через нуклеофильную воду и через ангидрид.

В первом предложенном механизме предпочтительным является путь промотированной воды, поскольку Glu270 депротонирует нуклеофильную воду. Цинк ²⁺ Ион вместе с положительно заряженными остатками снижает pKa связанной воды примерно до 7. Glu 270 играет двойную роль в этом механизме, поскольку он действует как основание, позволяющее атаковать амидную карбонильную группу во время нуклеофильного присоединения. Он действует как кислота во время элиминирования, когда протон воды передается уходящей группе азота. Кислород амидной карбонильной группы не координируется с Zn. ²⁺ до добавления воды. Депротонирование Zn ²⁺ координированная вода с помощью Glu 270 обеспечивает активированный гидроксид-нуклеофил, который атакует амидную карбонильную группу в пептидной связи при нуклеофильном присоединении. Отрицательно заряженные интермедиаты, образующиеся при гидролизе, стабилизируются Zn. ²⁺ ион. Взаимодействие карбонильной группы с соседним аргинином Arg 217 также стабилизирует отрицательно заряженные интермедиаты. Связанный с цинком гидроксид взаимодействует с амидом с электростатической стабилизацией переходного состояния, обеспечиваемой Zn. ²⁺ ион и соседний аргинин.

Второй предложенный механизм через ангидрид имеет аналогичные этапы, но происходит прямая атака Glu270 на карбонильную группу, а затем взаимодействие Glu270 с Zn. ²⁺Вместо этого -связанный амид образует ангидрид, который впоследствии может гидролизоваться водой.

Классификации

По механизму активного сайта

Карбоксипептидазы обычно подразделяют на одно из нескольких семейств в зависимости от механизма их активного центра.

Ферменты, в активном центре которых используется металл, называются «металлокарбоксипептидазами» (номер ЕС 3.4.17).
Другие карбоксипептидазы, которые используют остатки серина в активном центре , называются «серинкарбоксипептидазами» (номер ЕС 3.4.16).
в активном центре, Те, которые используют цистеин называются «цистеинкарбоксипептидазами» (или « тиолкарбоксипептидазами ») (номер ЕС 3.4.18).

Эти названия не относятся к селективности расщепляемой аминокислоты.

По предпочтению субстрата

Другая система классификации карбоксипептидаз относится к предпочтению их субстратов.

В этой системе классификации карбоксипептидазы, которые отдают предпочтение аминокислотам, содержащим ароматические или разветвленные углеводородные цепи, называются карбоксипептидазами А (А – ароматические/ алифатические ).
Карбоксипептидазы, расщепляющие положительно заряженные аминокислоты ( аргинин , лизин ), называются карбоксипептидазами В (В – основные ).

Металлокарбоксипептидаза, которая отщепляет С-концевой глутамат от пептида N-ацетил-L-аспартил-L-глутамата, называется « глутаматкарбоксипептидазой ».

Серинкарбоксипептидаза, которая отщепляет С-концевой остаток пептидов, содержащих последовательность -Pro-Xaa (Pro — пролин, Xaa — любая аминокислота на C-конце пептида), называется « пролилкарбоксипептидазой ».

Активация

Некоторые, но не все, карбоксипептидазы изначально производятся в неактивной форме; эта форма-предшественник называется прокарбоксипептидазой . В случае панкреатической карбоксипептидазы А неактивная форма фермента — прокарбоксипептидаза А — превращается в активную форму — карбоксипептидазу А — под действием фермента трипсина . Этот механизм гарантирует, что клетки, в которых вырабатывается прокарбоксипептидаза А, сами не перевариваются.

См. также

Карбоксипептидаза Е
Карбоксипептидаза А
Категория фермента Номер ЕС 3.4
Активируемый тромбином ингибитор фибринолиза, плазмы. известный как карбоксипептидаза B2
бактериальная транспептидаза , аланинкарбоксипептидаза
брадикинин расщепляется среди других ферментов карбоксипептидазой N.
D-Ala-карбоксипептидаза — пенициллинсвязывающий белок.
Фенилаланин может ингибировать карбоксипептидазу А.
Марта Л. Людвиг

Ссылки

^ Бертини, Ивано; Грей, Гарри Б.; Штифель, Эдвард И.; Валентин, Джоан С. (2006). Биологическая неорганическая химия: структура и реакционная способность . Университетская научная книга. стр. 180–182. ISBN 978-1891389436 .

Дальнейшее чтение

Клюсак В, Баринка С, Плеханова А, Млкохова П, Конвалинка Дж, Рулисек Л, Лубковски Дж (май 2009 г.). «Механизм реакции глутаматкарбоксипептидазы II, выявленный методами мутагенеза, рентгеновской кристаллографии и вычислительных методов» . Биохимия . 48 (19): 4126–4138. дои : 10.1021/bi900220s . ПМЦ 7289149 . ПМИД 19301871 .

Внешние ссылки

Карбоксипептидазы Национальной медицинской библиотеки США в медицинских предметных рубриках (MeSH)

[:0-1] Бертини, Ивано; Грей, Гарри Б.; Штифель, Эдвард И.; Валентин, Джоан С. (2006). Биологическая неорганическая химия: структура и реакционная способность . Университетская научная книга. стр. 180–182. ISBN 978-1891389436 .

[1]