Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Фермент TEV-протеаза [a] содержит пример каталитической триады остатков (красный) в своем активном центре . Триада состоит из аспартата ( кислоты ), гистидина ( основания ) и серина ( нуклеофила ). Субстрат (черный) связан с сайтом связывания , чтобы ориентировать его рядом с триадой. ( PDB : 1LVM )

Каталитическая триада представляет собой набор из трех скоординированных аминокислот , которые могут быть найдены в активном центре некоторых ферментов . [1] [2] Каталитические триады чаще всего встречаются в ферментах гидролаз и трансфераз (например, протеазы , амидазы , эстеразы , ацилазы, липазы и β-лактамазы ). Кислота - Основа - нуклеофил триада является общим мотивом для генерирования нуклеофильного остатка для ковалентного катализа . В остаткахобразуют сеть реле заряда для поляризации и активации нуклеофила, который атакует субстрат , образуя ковалентный промежуточный продукт, который затем гидролизуется с высвобождением продукта и регенерацией свободного фермента. Нуклеофилом чаще всего является аминокислота серин или цистеин , но иногда треонин или даже селеноцистеин . 3D структура фермента объединяет триада остатки в точной ориентации, несмотря на то, что они могут быть далеко друг от друга в последовательности ( первичной структуры ). [3]

Помимо дивергентной эволюции функции (и даже нуклеофила триады), каталитические триады демонстрируют одни из лучших примеров конвергентной эволюции . Химические ограничения катализа привели к тому, что один и тот же каталитический раствор независимо развился по крайней мере в 23 отдельных суперсемействах . [2] Их механизм действия , следовательно, один из наиболее изученных в биохимии . [4] [5]

История [ править ]

Ферменты трипсин и химотрипсин были впервые очищены в 1930-х годах. [6] Серин в каждом из трипсина и химотрипсина был идентифицирован как каталитический нуклеофил (путем модификации диизопропилфторфосфата ) в 1950-х годах. [7] Структура химотрипсина была решена с помощью рентгеновской кристаллографии в 1960-х годах, что показало ориентацию каталитической триады в активном центре. [8] Другие протеазы были секвенированы и выровнены, чтобы выявить семейство родственных протеаз [9] [10] [11], которое теперь называется семейством S1. Одновременно структуры эволюционно не связанных папаина иАналогичные триады были обнаружены в протеазах субтилизина . Механизм «реле заряда» для активации нуклеофила другими членами триады был предложен в конце 1960-х годов. [12] По мере того, как в 1970-х и 80-х годах с помощью рентгеновской кристаллографии было решено все больше протеазных структур, были обнаружены гомологичные (например, протеаза TEV ) и аналогичные (например, папаин) триады. [13] [14] [15] Система классификации MEROPS в 1990-х и 2000-х годах начала классифицировать протеазы в структурно родственные суперсемейства ферментов и, таким образом, действует как база данных конвергентной эволюции триад в более чем 20 суперсемействах.[16] [17] Понимание того, как химические ограничения эволюции привели к конвергенции стольких семейств ферментов с одной и той же геометрией триад, появилось в 2010-х годах. [2]

С момента их первоначального открытия, их точный каталитический механизм подвергался все более и более детальным исследованиям. Особые споры в 1990-х и 2000-х годах заключались в том, способствует ли низкобарьерная водородная связь катализу [18] [19] [20] или достаточно ли обычной водородной связи для объяснения механизма. [21] [22] Масштабная работа по ковалентному катализу и реле заряда, используемому каталитическими триадами, привела к тому, что этот механизм лучше всего охарактеризован во всей биохимии. [4] [5] [21]

Функция [ править ]

Ферменты, содержащие каталитическую триаду, используют ее для одного из двух типов реакций: либо для расщепления субстрата ( гидролазы ), либо для переноса одной части субстрата на второй субстрат ( трансферазы ). Триады представляют собой взаимозависимый набор остатков в активном центре фермента и действуют совместно с другими остатками (например, сайтом связывания и оксианионным отверстием ) для достижения нуклеофильного катализа . Эти триадные остатки действуют вместе, чтобы сделать член нуклеофила высоко реактивным , образуя ковалентный промежуточный продукт с субстратом, который затем разделяется для полного катализа. [цитата необходима ]

Механизм [ править ]

Каталитические триады выполняют ковалентный катализ, используя остаток в качестве нуклеофила. Реакционная способность нуклеофильного остатка увеличивается за счет функциональных групп других членов триады. Нуклеофил поляризован и ориентирован основанием, которое само связывается и стабилизируется кислотой. [ необходима цитата ]

Катализ проводится в два этапа. Во-первых, активированный нуклеофил атакует карбонильный углерод и заставляет карбонильный кислород принять электрон, что приводит к тетраэдрическому промежуточному соединению . Наращивание отрицательного заряда на этом промежуточном продукте обычно стабилизируется оксианионной дырой в активном центре. Промежуточный продукт затем разрушается обратно до карбонила, выбрасывая первую половину субстрата, но оставляя вторую половину все еще ковалентно связанной с ферментом в качестве промежуточного ацил-фермента . Выбросу этой первой уходящей группы часто способствует донорство протона от основания. [ необходима цитата ]

Вторая стадия катализа - это разделение промежуточного ацил-фермента путем атаки второго субстрата. Если этот субстрат - вода, то результатом будет гидролиз; если это органическая молекула, то результатом является перенос этой молекулы на первый субстрат. Атака этим вторым субстратом формирует новый тетраэдрический промежуточный продукт, который разрешается путем выброса нуклеофила фермента, высвобождения второго продукта и регенерации свободного фермента. [23]

Общий механизм реакции , катализируемой с помощью каталитической триады (черный): нуклеофильного замещения при карбонильной субстрата (красный) на второй подложке (синий). Во-первых, нуклеофил фермента (X) атакует карбонил с образованием ковалентно связанного промежуточного ацил-фермента. Затем это промежуточное соединение атакует нуклеофил второго субстрата (X '). Если второй нуклеофил является гидроксилом воды, результатом является гидролиз, в противном случае результатом является групповой перенос X '.

Личность членов триады [ править ]

Каталитическая триадная система реле заряда, обычно встречающаяся в протеазах. Кислотный остаток (обычно глутамат или аспартат ) выравнивает и поляризует основание (обычно гистидин ), которое активирует нуклеофил (часто серин или цистеин, иногда треонин ). Триада снижает p K a нуклеофильного остатка, который затем атакует субстрат. Оксианион отверстие положительно заряженные обычно магистральные амиды (иногда боковые цепи) стабилизация заряд наращивание на подложку переходного состояния .

Нуклеофил [ править ]

Боковая цепь нуклеофильного остатка выполняет ковалентный катализ на субстрате . Неподеленной пары электронов представить на кислорода или серы атак электроположительной карбонильную углерода. [3] 20 природных биологических аминокислот не содержат достаточно нуклеофильных функциональных групп для многих сложных каталитических реакций . Включение нуклеофила в триаду увеличивает его реакционную способность для эффективного катализа. Наиболее часто используемые нуклеофилы - это гидроксил (ОН) серина и тиол / тиолат-ион (SH / S - ) цистеина. [2] В качестве альтернативы,треониновые протеазы используют вторичный гидроксил треонина, однако из-за пространственных затруднений дополнительной метильной группы боковой цепи такие протеазы используют свой N- концевой амид в качестве основания, а не отдельную аминокислоту. [1] [24]

Использование кислорода или серы в качестве нуклеофильного атома вызывает незначительные различия в катализе. По сравнению с кислородом , серой «ы дополнительные д орбитальные делает его больше (на 0,4 Å) [25] и более мягкой, позволяет ему сформировать более длинные облигации (д С-Х и г Х-Н от 1,3 раза), и придает ему более низкую р К а , (на 5 единиц). [26] Следовательно, серин в большей степени, чем цистеин, зависит от оптимальной ориентации членов кислотно-основной триады для снижения его p K a [26] для достижения согласованного депротонирования с катализом. [2] Низкий p K aцистеина работает к своему недостатку в разделении первого тетраэдрического промежуточного продукта, поскольку непродуктивное обращение исходной нуклеофильной атаки является более благоприятным продуктом распада. [2] Таким образом, основание триады предпочтительно ориентировано на протонирование амида уходящей группы, чтобы гарантировать, что он выбрасывается, оставляя фермент серу ковалентно связанной с N-концом субстрата. Наконец, разделение ацил-фермента (для высвобождения С-конца субстрата) требует повторного протонирования серина, тогда как цистеин может уйти в виде S - . С точки зрения стерильности сера цистеина также образует более длинные связи и имеет более объемный радиус Ван-дер-Ваальса [2] и, если видоизменяетсяк серину может быть захвачен в непродуктивных ориентациях в активном центре. [25]

Очень редко атом селена необычной аминокислоты селеноцистеина используется в качестве нуклеофила. [27] депротонированной Se - состояние сильно выступает , когда в каталитической триады. [27]

База [ править ]

Поскольку никакие природные аминокислоты не являются сильно нуклеофильными, основание в каталитической триаде поляризует и депротонирует нуклеофил для увеличения его реакционной способности. [3] Кроме того, он протонирует первый продукт, чтобы помочь уходу из группы. [ необходима цитата ]

Основанием чаще всего является гистидин, поскольку его p K a обеспечивает эффективный основной катализ, образование водородных связей с кислотным остатком и депротонирование нуклеофильного остатка. [1] β-лактамазы, такие как ТЕМ-1, используют остаток лизина в качестве основания. Поскольку p K a лизина настолько велико (p K a = 11), глутамат и несколько других остатков действуют как кислота, стабилизируя его депротонированное состояние во время каталитического цикла. [28] [29] Треониновые протеазы используют их N- концевой амид в качестве основания, поскольку стерическое вытеснение метила каталитического треонина препятствует тому, чтобы другие остатки находились достаточно близко друг к другу.[30] [31]

Кислота [ править ]

Член кислотной триады образует водородную связь с основным остатком. Это выравнивает основной остаток, ограничивая его вращение боковой цепи, и поляризует его, стабилизируя его положительный заряд. [3] Две аминокислоты имеют кислые боковые цепи при физиологическом pH (аспартат или глутамат) и поэтому наиболее часто используются для члена этой триады. [3] Цитомегаловирусная протеаза [b] использует пару гистидинов, один в качестве основания, как обычно, а другой в качестве кислоты. [1] Второй гистидин не является такой эффективной кислотой, как более распространенный аспартат или глутамат, что приводит к более низкой каталитической эффективности. В некоторых ферментах кислотный член триады менее необходим, а некоторые действуют только как диада. Например, папаин[c] использует аспарагин в качестве члена третьей триады, который ориентирует гистидиновое основание, но не действует как кислота. Точно так жепротеаза [d] вируса гепатита А содержит упорядоченную воду в том месте, где должен находиться кислотный остаток. [ необходима цитата ]

Примеры триад [ править ]

Диапазон аминокислотных остатков, используемых в различных комбинациях в разных ферментах, чтобы образовать каталитическую триаду гидролиза. Слева представлены члены триад нуклеофилов, оснований и кислот. Справа - разные подложки с разорванной связью, обозначенной ножницами. Две разные связи в бета-лактамах могут быть расщеплены (1 пенициллинацилазой и 2 бета-лактамазой ).

Сер-Гис-Асп [ править ]

Мотив серин-гистидин-аспартат является одним из наиболее подробно описанных каталитических мотивов в биохимии. [3] Примером триады является химотрипсин , [e] модельная сериновая протеаза из суперсемейства PA, которая использует свою триаду для гидролиза белковых цепей. Аспартат связан водородной связью с гистидином, увеличивая p K a его имидазольного азота с 7 до примерно 12. Это позволяет гистидину действовать как мощное общее основание и активировать нуклеофил серина. Также есть оксианионное отверстие.состоит из нескольких амидов основной цепи, которые стабилизируют накопление заряда на промежуточных соединениях. Основание гистидина помогает первой уходящей группе, отдавая протон, а также активирует гидролитический водный субстрат, отводя протон, поскольку оставшийся ОН - атакует промежуточный ацил-фермент. [ необходима цитата ]

Та же самая триада также конвергентно эволюционировала в α / β гидролазах, таких как некоторые липазы и эстеразы , однако ориентация членов триады обратная. [32] [33] Кроме того, было обнаружено , что ацетилгидролаза головного мозга (которая имеет ту же степень, что и небольшой G-белок ) также имеет эту триаду. Эквивалентная триада Ser-His- Glu используется в ацетилхолинэстеразе . [ необходима цитата ]

Cys-His-Asp [ править ]

Второй наиболее изученной триадой является мотив цистеин-гистидин-аспартат. [2] Несколько семейств цистеиновых протеаз используют этот набор триад, например протеаза TEV [а] и папаин . [c] Триада действует аналогично триадам сериновых протеаз с некоторыми заметными отличиями. Из-за низкого p K a цистеина важность Asp для катализа варьируется, и некоторые цистеиновые протеазы эффективно являются Cys-His-диадами (например, протеаза вируса гепатита A ), тогда как в других цистеин депротонируется еще до начала катализа (например, папаин). [34] Эта триада также используется некоторыми амидазами, такими как N -гликаназа.для гидролиза непептидных связей CN. [35]

Сер-Хис-Хис [ править ]

Триада цитомегаловирусной протеазы [b] использует гистидин в качестве членов как кислотной, так и основной триады. Удаление кислого гистидина приводит только к 10-кратной потере активности (по сравнению с более чем 10 000-кратной, когда аспартат удаляется из химотрипсина). Эта триада была интерпретирована как возможный способ создания менее активного фермента для контроля скорости расщепления. [24]

Сер-Глу-Асп [ править ]

Необычная триада обнаружена в протеазах селдолизина. [f] Низкое значение p K a глутаматкарбоксилатной группы означает, что она действует как основание в триаде только при очень низком pH. Предполагается, что триада является адаптацией к специфическим условиям, таким как кислые горячие источники (например, кумамолизин ) или клеточные лизосомы (например, трипептидилпептидаза ). [24]

Cys-His-Ser [ править ]

Эндотелиальная протеаза vasohibin [г] использует цистеин в качестве нуклеофильного агента , но серин координировать гистидин базу. [36] [37] Несмотря на то, что серин является слабой кислотой, он по-прежнему эффективен в ориентации гистидина в каталитической триаде. [36] Некоторые гомологи альтернативно содержат треонин вместо серина в кислотном месте. [36]

Thr-Nter, Ser-Nter и Cys-Nter [ править ]

Треониновые протеазы, такие как субъединица протеасомы [h] и орнитинацилтрансферазы [i], используют вторичный гидроксил треонина аналогично использованию первичного гидроксила серина . [30] [31] Однако из-за стерического вмешательства дополнительной метильной группы треонина, основным членом триады является N- концевой амид, который поляризует упорядоченную воду, которая, в свою очередь, депротонирует каталитический гидроксил, чтобы увеличить ее реактивность. [1] [24] Точно так же существуют эквивалентные конфигурации «только серин» и «только цистеин», такие как пенициллинацилаза.G [j] и пенициллинацилаза V [k], которые эволюционно родственны протеасомным протеазам. Опять же, они используют их N- концевой амид в качестве основания. [24]

Ser - цис - Ser-Lys [ править ]

Эта необычная триада встречается только в одном суперсемействе амидаз. В этом случае лизин поляризует средний серин. [38] Затем средний серин образует две сильные водородные связи с нуклеофильным серином, чтобы активировать его (одну с гидроксилом боковой цепи, а другую с амидом основной цепи). Средний серин удерживается в необычной цис- ориентации для облегчения точных контактов с двумя другими остатками триады. Триада также необычна тем, что лизин и цис- серин действуют как основание при активации каталитического серина, но тот же самый лизин также выполняет роль кислотного члена, а также устанавливает ключевые структурные контакты. [38] [39]

Sec-His-Glu [ править ]

Редкая, но встречающаяся в природе аминокислота селеноцистеин (Sec) также может быть найдена в качестве нуклеофила в некоторых каталитических триадах. [27] Селеноцистеин похож на цистеин, но содержит атом селена вместо серы. Примером может служить активный центр тиоредоксинредуктазы , который использует селен для восстановления дисульфида в тиоредоксине. [27]

Инженерные триады [ править ]

В дополнение к естественным типам каталитических триад, белковая инженерия использовалась для создания вариантов ферментов с ненативными аминокислотами или полностью синтетическими аминокислотами. [40] Каталитические триады также были вставлены в некаталитические белки или имитаторы белков. [ необходима цитата ]

Субтилизина (сериновая протеаза) была его кислород нуклеофил заменен с каждым из серы, [41] [42] селен , [43] или теллура . [44] Цистеин и селеноцистеин были вставлены с помощью мутагенеза , тогда как неприродная аминокислота, теллуроцистеин , была вставлена ​​с использованием ауксотрофных клеток, питаемых синтетическим теллуроцистеином. Все эти элементы находятся в 16-м столбце таблицы Менделеева ( халькогены ), поэтому обладают схожими свойствами. [45] [46]В каждом случае изменение нуклеофила уменьшало активность протеазы фермента, но увеличивало другую активность. Нуклеофил серы улучшал активность ферментов трансферазы (иногда называемой субтилигазой). Нуклеофилы селена и теллура превратили фермент в оксидоредуктазу . [43] [44] Когда нуклеофил протеазы TEV был преобразован из цистеина в серин, его протеазная активность была сильно снижена, но могла быть восстановлена ​​путем направленной эволюции . [47]

Некаталитические белки использовались в качестве каркасов, в них были вставлены каталитические триады, которые затем были улучшены путем направленной эволюции. Триада Ser-His-Asp была вставлена ​​в антитело [48], а также в ряд других белков. [49] Точно так же имитаторы каталитических триад были созданы в небольших органических молекулах, таких как диарилдиселенид, [50] [51] и отображены на более крупных полимерах, таких как смолы Меррифилда , [52] и самособирающихся коротких пептидных наноструктурах. [53]

Дивергентная эволюция [ править ]

Сложность сети активных центров приводит к тому, что остатки, участвующие в катализе (и остатки, находящиеся в контакте с ними), остаются в высокой степени эволюционно консервативными . [54] Однако есть примеры дивергентной эволюции в каталитических триадах, как в катализируемой реакции, так и в остатках, используемых в катализе. Триада остается ядром активного центра, но эволюционно приспособлена для выполнения различных функций. [55] [56] Некоторые белки, называемые псевдоферментами , обладают некаталитическими функциями (например, регуляция посредством ингибирующего связывания) и имеют накопленные мутации, которые инактивируют их каталитическую триаду. [57]

Изменения в реакции [ править ]

Каталитические триады осуществляют ковалентный катализ через промежуточный ацил-фермент. Если этот промежуточный продукт растворяется водой, происходит гидролиз субстрата. Однако, если промежуточное соединение распадается путем атаки вторым субстратом, фермент действует как трансфераза . Например, атака ацильной группой приводит к реакции ацилтрансферазы . Несколько семейств ферментов трансфераз произошли от гидролаз в результате адаптации, исключающей воду и способствующей атаке второго субстрата. [58] В различных членах суперсемейства α / β-гидролаз триада Ser-His-Asp настраивается окружающими остатками на выполнение по крайней мере 17 различных реакций. [33] [59]Некоторые из этих реакций также достигаются с помощью механизмов, которые изменили образование или разделение промежуточного ацил-фермента, или которые не протекают через промежуточное соединение ацил-фермент. [33]

Кроме того, альтернативный механизм трансферазы был разработан амидофосфорибозилтрансферазой , которая имеет два активных центра. [1] В первом активном центре цистеиновая триада гидролизует глутаминовый субстрат с высвобождением свободного аммиака. Затем аммиак диффундирует через внутренний туннель в ферменте ко второму активному центру, где он переносится на второй субстрат. [60] [61]

Нуклеофильные изменения [ править ]

Расходящаяся эволюция в ПА клановых протеаза использовать различные нуклеофил в их каталитической триаде. Показаны сериновая триада химотрипсина [e] и цистеиновая триада протеазы TEV. [a] ( PDB : 1LVM , 1GG6 )

Дивергентная эволюция остатков активного центра происходит медленно из-за сильных химических ограничений. Тем не менее, некоторые суперсемейства протеаз эволюционировали от одного нуклеофила к другому. Это можно сделать, если суперсемейство (с одной и той же складкой ) содержит семейства , использующие разные нуклеофилы. [47] Такие переключения нуклеофилов происходили несколько раз в течение эволюционной истории, однако механизмы, с помощью которых это происходит, до сих пор неясны. [17] [47]

В суперсемействах протеаз, которые содержат смесь нуклеофилов (например, клан PA ), семейства обозначаются их каталитическими нуклеофилами (C = цистеиновые протеазы, S = сериновые протеазы).

Псевдоферменты [ править ]

Следующим подклассом вариантов каталитических триад являются псевдоферменты , которые имеют триадные мутации, которые делают их каталитически неактивными, но способными функционировать как связывающие или структурные белки. [63] [64] Например, гепарин- связывающий белок азуроцидин является членом клана PA, но с глицином вместо нуклеофила и серином вместо гистидина. [65] Аналогичным образом, RHBDF1 является гомологом ромбовидных протеаз семейства S54 с аланином вместо нуклеофильного серина. [66] [67]В некоторых случаях псевдоферменты могут все еще иметь неповрежденную каталитическую триаду, но мутации в остальной части белка снимают каталитическую активность. Клан CA содержит каталитически неактивных членов с мутировавшими триадами ( кальпамодулин имеет лизин вместо цистеинового нуклеофила) и с интактными триадами, но инактивирует мутации в других местах (тестин крысы сохраняет триаду Cys-His-Asn). [68]

Конвергентная эволюция [ править ]

Эволюционная конвергенция треониновых протеаз к одной и той же организации N- конца активного сайта. Показаны каталитический треонин протеасомы [h] и орнитинацетилтрансфераза. [i] ( PDB : 1VRA , 1PMA )

Энзимология протеаз обеспечивает некоторые из наиболее ярких известных примеров конвергентной эволюции. Такое же геометрическое расположение триадных остатков встречается более чем в 20 отдельных суперсемействах ферментов . Каждое из этих суперсемейств является результатом конвергентной эволюции одного и того же расположения триад в пределах разной структурной складки . Это связано с тем, что существуют ограниченные продуктивные способы организации трех остатков триады, ферментного скелета и субстрата. Эти примеры отражают внутренние химические и физические ограничения ферментов, что приводит эволюции к многократному и независимому поиску эквивалентных решений. [1] [2]

Цистеиновые и сериновые гидролазы [ править ]

К той же геометрии триады сходятся сериновые протеазы, такие как суперсемейства химотрипсина [e] и субтилизина . Подобная конвергентная эволюция произошла с цистеиновыми протеазами, такими как суперсемейства вирусной C3-протеазы и папаина [c] . Эти триады сходятся к почти одинаковому расположению из-за механистического сходства в механизмах протеолиза цистеина и серина. [2]

Семейства цистеиновых протеаз

Семейства сериновых протеаз

Треониновые протеазы [ править ]

Треониновые протеазы используют аминокислоту треонин в качестве каталитического нуклеофила. В отличие от цистеина и серина, треонин является вторичным гидроксилом (т.е. имеет метильную группу). Эта метильная группа сильно ограничивает возможные ориентации триады и субстрата, поскольку метил сталкивается либо с основной цепью фермента, либо с гистидиновым основанием. [2] Когда нуклеофил сериновой протеазы был мутирован в треонин, метил занимал смесь положений, большинство из которых препятствовало связыванию субстрата. [69] Следовательно, каталитический остаток треониновой протеазы находится на ее N- конце. [2]

Два независимые эволюционно надсемейства фермента с различными белковыми складками , как известны, используют N - терминальный остаток в качестве нуклеофильного: Надсемейство PB (протеасомы с помощью НТНА раза) [30] и суперсемейств PE ( ацетилтрансферазы с помощью DOM раза) [31] Этой общности структура активного сайта в совершенно разных белковых складках указывает на то, что активный центр эволюционировал конвергентно в этих суперсемействах. [2] [24]

Семейства треониновых протеаз

См. Также [ править ]

  • Активный сайт
  • Конвергентная эволюция
  • Дивергентная эволюция
  • Ферментный катализ
  • Ферментное суперсемейство
  • Функциональные группы
  • Клан ПА
  • Протеаза
  • Протеолиз

Ссылки [ править ]

Заметки [ править ]

  1. ^ a b c d TEV протеаза MEROPS : клан PA , семейство C4
  2. ^ a b Цитомегаловирусная протеаза MEROPS : клан SH , семейство S21
  3. ^ a b c d Papain MEROPS : клан CA , семья C1
  4. ^ Протеаза вируса гепатита A MEROPS : клан PA , семейство C3
  5. ^ a b c Химотрипсин MEROPS : клан PA , семейство S1
  6. ^ Протеаза селдолизина MEROPS : клан SB , семья 53
  7. ^ Вазохибиновая протеаза MEROPS : клан CA
  8. ^ a b Протеасома MEROPS : клан PB , семейство T1
  9. ^ a b Орнитин-ацилтрансферазы MEROPS : клан PE , семейство T5
  10. ^ Пенициллинацилаза G MEROPS : клан PB , семейство S45
  11. ^ Пенициллинацилаза V MEROPS : клан PB , семейство C59
  12. ^ амидофосфорибозилтрансфераза MEROPS : клан PB , семейство C44
  13. ^ Subtilisin MEROPS : клан SB , семейство S8
  14. ^ Пролилолигопептидаза MEROPS : клан SC , семейство S9

Цитаты [ править ]

  1. ^ Б с д е е Dodson G, Wlodawer A (1998). «Каталитические триады и их родственники». Trends Biochem. Sci. 23 (9): 347–52. DOI : 10.1016 / S0968-0004 (98) 01254-7 . PMID  9787641 .
  2. ^ Б с д е е г ч я J к л м Баллер А.Р., Таунсенд CA (2013). «Внутренние эволюционные ограничения на структуру протеазы, ацилирование фермента и идентичность каталитической триады» . Proc. Natl. Акад. Sci. США 110 (8): E653–61. Bibcode : 2013PNAS..110E.653B . DOI : 10.1073 / pnas.1221050110 . PMC 3581919 . PMID 23382230 .   
  3. ^ Б с д е е Stryer L, Berg JM, Tymoczko JL (2002). «9 каталитических стратегий» . Биохимия (5-е изд.). Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 9780716749554.
  4. ^ а б Perutz M (1992). Белковая структура. Новые подходы к болезни и терапии . Нью-Йорк: ISBN WH Freeman and Co. 9780716770213.
  5. ^ а б Neurath H (1994). «Протеолитические ферменты прошлого и настоящего: вторая золотая эра. Воспоминания, специальный раздел в честь Макса Перуца» . Protein Sci. 3 (10): 1734–9. DOI : 10.1002 / pro.5560031013 . PMC 2142620 . PMID 7849591 .   
  6. ^ Ohman К.П., Хоффман A, Кайзер HR (1990). «Эндотелин-индуцированное сужение сосудов и высвобождение предсердных натрийуретических пептидов у крыс». Acta Physiol. Сканд. 138 (4): 549–56. DOI : 10.1111 / j.1748-1716.1990.tb08883.x . PMID 2141214 .  
  7. ^ Диксона GH, Кауфман Д.Л., Нойрат Н (1958). «Аминокислотная последовательность в области связывания диизопропилфосфорила в дип-трипсине». Варенье. Chem. Soc. 80 (5): 1260–1. DOI : 10.1021 / ja01538a059 .
  8. ^ Мэтьюз Б.В., Сиглер П.Б., Хендерсон Р. и др. (1967). «Трехмерная структура тозил-α-химотрипсина». Природа . 214 (5089): 652–656. Bibcode : 1967Natur.214..652M . DOI : 10.1038 / 214652a0 . PMID 6049071 . 
  9. Перейти ↑ Walsh KA, Neurath H (1964). «Трипсиноген и химотрипсиноген как гомологичные белки» . Proc. Natl. Акад. Sci. США 52 (4): 884–9. Bibcode : 1964PNAS ... 52..884W . DOI : 10.1073 / pnas.52.4.884 . PMC 300366 . PMID 14224394 .   
  10. ^ Де Хаен C, H Нейрат, Теллер DC (1975). «Филогения сериновых протеаз, связанных с трипсином, и их зимогенов. Новые методы исследования отдаленных эволюционных взаимоотношений». J. Mol. Биол. 92 (2): 225–59. DOI : 10.1016 / 0022-2836 (75) 90225-9 . PMID 1142424 .  
  11. ^ Lesk AM, Фордхем WD (1996). «Сохранение и изменчивость структур сериновых протеиназ семейства химотрипсинов». J. Mol. Биол. 258 (3): 501–37. DOI : 10.1006 / jmbi.1996.0264 . PMID 8642605 .  
  12. ^ Удар DM, Birktoft JJ, Hartley BS (1969). «Роль скрытой кислотной группы в механизме действия химотрипсина». Природа . 221 (5178): 337–40. Bibcode : 1969Natur.221..337B . DOI : 10.1038 / 221337a0 . PMID 5764436 . 
  13. ^ Gorbalenya А.Е., Блинов В.М., Донченко А.П. (1986). «Кодируемая полиовирусом протеиназа 3C: возможная эволюционная связь между семействами клеточных сериновых и цистеиновых протеиназ». FEBS Lett. 194 (2): 253–7. DOI : 10.1016 / 0014-5793 (86) 80095-3 . PMID 3000829 .  
  14. ^ Базан JF, Fletterick RJ (1988). «Вирусные цистеиновые протеазы гомологичны трипсиноподобному семейству сериновых протеаз: структурные и функциональные последствия» . Proc. Natl. Акад. Sci. США 85 (21): 7872–6. Bibcode : 1988PNAS ... 85.7872B . DOI : 10.1073 / pnas.85.21.7872 . PMC 282299 . PMID 3186696 .   
  15. ^ Фан - J, Жданов А, Евдокимов А.Г., и др. (2002). «Структурные основы субстратной специфичности протеазы вируса травления табака» . J. Biol. Chem. 277 (52): 50564–72. DOI : 10.1074 / jbc.M207224200 . PMID 12377789 .  
  16. Перейти ↑ Rawlings ND, Barrett AJ (1993). «Эволюционные семейства пептидаз» . Биохим. J. 290 (1): 205–18. DOI : 10.1042 / bj2900205 . PMC 1132403 . PMID 8439290 .   
  17. ^ a b Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж., Бейтман А. (2010). «MEROPS: база данных пептидаз» . Nucleic Acids Res. 38 (supl_1): D227–33. DOI : 10.1093 / NAR / gkp971 . PMC 2808883 . PMID 19892822 .   
  18. ^ Frey П.А., Уитт С.А., Тобин JB (1994). «Низкобарьерная водородная связь в каталитической триаде сериновых протеаз». Наука . 264 (5167): 1927–30. Bibcode : 1994Sci ... 264.1927F . DOI : 10.1126 / science.7661899 . PMID 7661899 . 
  19. ^ Ash EL, Sudmeier JL, De Fabo EC и др. (1997). «Низкобарьерная водородная связь в каталитической триаде сериновых протеаз? Теория против эксперимента». Наука . 278 (5340): 1128–32. Bibcode : 1997Sci ... 278.1128A . DOI : 10.1126 / science.278.5340.1128 . PMID 9353195 . 
  20. ^ Agback Р, Т Agback (2018). «Прямое доказательство наличия водородной связи с низким барьером в каталитической триаде сериновой протеазы» . Sci. Отчет 8 (1): 10078. Bibcode : 2018NatSR ... 810078A . DOI : 10.1038 / s41598-018-28441-7 . PMC 6031666 . PMID 29973622 .   
  21. ^ a b Schutz CN, Warshel A (2004). «Пересмотр предложения о низкобарьерной водородной связи (LBHB): случай пары Asp ... His в сериновых протеазах». Белки . 55 (3): 711–23. DOI : 10.1002 / prot.20096 . PMID 15103633 . 
  22. ^ Warshel A, Папазян A (1996). «Энергетические соображения показывают, что водородные связи с низким барьером не обладают каталитическим преимуществом по сравнению с обычными водородными связями» . Proc. Natl. Акад. Sci. США 93 (24): 13665–70. Bibcode : 1996PNAS ... 9313665W . DOI : 10.1073 / pnas.93.24.13665 . PMC 19385 . PMID 8942991 .   
  23. ^ Shafee Т (2014). Эволюционируемость вирусной протеазы: экспериментальная эволюция катализа, надежность и специфичность (кандидатская диссертация). Кембриджский университет. DOI : 10.17863 / CAM.16528 .
  24. ^ Б с д е е Ekici OD, Петцель M, Dalbey RE (2008). «Нетрадиционные сериновые протеазы: варианты каталитической конфигурации триады Ser / His / Asp» . Protein Sci. 17 (12): 2023–37. DOI : 10.1110 / ps.035436.108 . PMC 2590910 . PMID 18824507 .   
  25. ^ a b McGrath ME, Wilke ME, Higaki JN и др. (1989). «Кристаллические структуры двух сконструированных тиоловых трипсинов». Биохимия . 28 (24): 9264–70. DOI : 10.1021 / bi00450a005 . PMID 2611228 . 
  26. ^ a b Polgár L, Asbóth B (1986). «Основное различие в катализаторах сериновых и цистеиновых протеиназ заключается в стабилизации заряда в переходном состоянии». J. Theor. Биол. 121 (3): 323–6. DOI : 10.1016 / s0022-5193 (86) 80111-4 . PMID 3540454 .  
  27. ^ a b c d Brandt W, Wessjohann LA (2005). «Функциональная роль селеноцистеина (Sec) в механизме катализа больших тиоредоксинредуктаз: предложение об обмене каталитической триады, включая состояние Sec-His-Glu». ChemBioChem . 6 (2): 386–94. DOI : 10.1002 / cbic.200400276 . PMID 15651042 . 
  28. ^ Damblon C, Raquet X, Lian LY и др. (1996). «Каталитический механизм бета-лактамаз: ЯМР-титрование остатка лизина активного центра фермента ТЕМ-1» . Proc. Natl. Акад. Sci. США 93 (5): 1747–52. Bibcode : 1996PNAS ... 93.1747D . DOI : 10.1073 / pnas.93.5.1747 . PMC 39852 . PMID 8700829 .   
  29. ^ Jelsch C, Lenfant F, Masson JM и др. (1992). «Бета-лактамаза TEM1 E. coli. Определение кристаллической структуры с разрешением 2,5 A» . FEBS Lett. 299 (2): 135–42. DOI : 10.1016 / 0014-5793 (92) 80232-6 . PMID 1544485 .  
  30. ^ a b c Бранниган Дж. А., Додсон Дж., Дагглби Г. Дж. и др. (1995). «Белковая каталитическая основа с N-концевым нуклеофилом способна к самоактивации». Природа . 378 (6555): 416–9. Bibcode : 1995Natur.378..416B . DOI : 10.1038 / 378416a0 . PMID 7477383 . 
  31. ^ a b c Cheng H, Гришин Н.В. (2005). «DOM-складка: структура с перекрещивающимися петлями, обнаруженная в DmpA, орнитинацетилтрансферазе и домене, связывающем кофактор молибдена» . Protein Sci. 14 (7): 1902–10. DOI : 10.1110 / ps.051364905 . PMC 2253344 . PMID 15937278 .   
  32. ^ Sun Y, Yin S, Feng Y и др. (2014). «Молекулярные основы общего основного катализа каталитической триады α / β-гидролазы» . J. Biol. Chem. 289 (22): 15867–79. DOI : 10,1074 / jbc.m113.535641 . PMC 4140940 . PMID 24737327 .   
  33. ^ a b c Rauwerdink A, Kazlauskas RJ (2015). «Как одно и то же основное каталитическое оборудование катализирует 17 различных реакций: каталитическая триада серин-гистидин-аспартат складчатых ферментов α / β-гидролазы» . ACS Catal. 5 (10): 6153–6176. DOI : 10.1021 / acscatal.5b01539 . PMC 5455348 . PMID 28580193 .   
  34. ^ Бевериджа AJ (1996). «Теоретическое исследование активных сайтов папаина и трипсина крысы S195C: последствия для низкой реактивности мутантных сериновых протеиназ» . Protein Sci. 5 (7): 1355–65. DOI : 10.1002 / pro.5560050714 . PMC 2143470 . PMID 8819168 .   
  35. ^ Allen MD, Buchberger A, Bycroft M (2006). «Домен PUB функционирует как модуль связывания p97 в пептиде N-гликаназе человека» . J. Biol. Chem. 281 (35): 25502–8. DOI : 10.1074 / jbc.M601173200 . PMID 16807242 .  
  36. ^ a b c Санчес-Пулидо Л., Ponting CP (2016). «Вазохибины: новые трансглутаминазоподобные цистеиновые протеазы, обладающие неканонической каталитической триадой Cys-His-Ser» . Биоинформатика . 32 (10): 1441–5. DOI : 10.1093 / биоинформатики / btv761 . PMC 4866520 . PMID 26794318 .  
  37. Перейти ↑ Sato Y, Sonoda H (2007). «Семейство вазохибинов: негативная система регуляции ангиогенеза, генетически запрограммированная в эндотелиальных клетках» . Артер. Тромб. Васк. Биол. 27 (1): 37–41. DOI : 10.1161 / 01.atv.0000252062.48280.61 . PMID 17095714 .  
  38. ^ а б Шин С., Юн Ю.С., Ку Х.М. и др. (2003). «Характеристика новой каталитической триады Ser-cisSer-Lys в сравнении с классической триадой Ser-His-Asp» . J. Biol. Chem. 278 (27): 24937–43. DOI : 10.1074 / jbc.M302156200 . PMID 12711609 .  
  39. ^ Cerqueira NM, Moorthy H, Fernandes PA и др. (2017). «Механизм каталитической триады Ser- (цис) Ser-Lys пептидных амидаз» . Phys. Chem. Chem. Phys. 19 (19): 12343–12354. Bibcode : 2017PCCP ... 1912343C . DOI : 10.1039 / C7CP00277G . PMID 28453015 .  
  40. ^ Тоскано MD, Woycechowsky KJ, Hilvert D (2007). «Минималистичный редизайн активного сайта: обучение новым трюкам старых ферментов». Энгью. Chem. 46 (18): 3212–36. DOI : 10.1002 / anie.200604205 . PMID 17450624 .  
  41. ^ Abrahmsén л, Том Дж, Burnier Дж, и др. (1991). «Конструирование субтилизина и его субстратов для эффективного лигирования пептидных связей в водном растворе». Биохимия . 30 (17): 4151–9. CiteSeerX 10.1.1.461.9606 . DOI : 10.1021 / bi00231a007 . PMID 2021606 .  
  42. ^ Джексон Д.Ю., Бернир Дж., Куан С. и др. (1994). «Разработанная пептидная лигаза для полного синтеза рибонуклеазы А с неприродными каталитическими остатками». Наука . 266 (5183): 243–7. Bibcode : 1994Sci ... 266..243J . DOI : 10.1126 / science.7939659 . JSTOR 2884761 . PMID 7939659 .  
  43. ^ а б Сайед Р., Ву З. П., Хогл Дж. М. и др. (1993). «Кристаллическая структура селеносубтилизина при разрешении 2,0-А». Биохимия . 32 (24): 6157–64. DOI : 10.1021 / bi00075a007 . PMID 8512925 . 
  44. ^ а б Мао С., Дун З., Лю Дж. и др. (2005). «Полусинтетический теллуросубтилизин с активностью глутатионпероксидазы». Варенье. Chem. Soc. 127 (33): 11588–9. DOI : 10.1021 / ja052451v . PMID 16104720 .  
  45. ^ Devillanova FA, Du Mont W (2013). Справочник по химии халькогенов . Vol. 1: новые перспективы в сере, селене и теллуре (2-е изд.). Кембридж: RSC . ISBN 9781849736237. OCLC  868953797 .
  46. ^ Bouroushian M (2010). «Электрохимия халькогенов». Электрохимия халькогенидов металлов . Монографии по электрохимии. Берлин, Гейдельберг: Springer. С. 57–75. DOI : 10.1007 / 978-3-642-03967-6_2 . ISBN 9783642039669.
  47. ^ а б в Шафи Т., Гатти-Лафранкони П., Минтер Р. и др. (2015). «Эволюция восстановления инвалидности ведет к химически универсальной протеазе, допускающей нуклеофилы» . ChemBioChem . 16 (13): 1866–9. DOI : 10.1002 / cbic.201500295 . PMC 4576821 . PMID 26097079 .  
  48. ^ Okochi N, Kato-Murai M, Kadonosono T, et al. (2007). «Дизайн сериновой протеазоподобной каталитической триады на легкой цепи антитела, отображаемой на поверхности дрожжевых клеток». Прил. Microbiol. Biotechnol. 77 (3): 597–603. DOI : 10.1007 / s00253-007-1197-0 . PMID 17899065 .  
  49. ^ Раджагопалан S, Ван С, Ю К, и др. (2014). «Дизайн активированных серин-содержащих каталитических триад с точностью до атомного уровня» . Nat. Chem. Биол. 10 (5): 386–91. DOI : 10.1038 / nchembio.1498 . PMC 4048123 . PMID 24705591 .   
  50. ^ Bhowmick D, Mugesh G (2015). «Введение каталитической триады увеличивает активность диарилдиселенидов, подобную глутатионпероксидазе». Орг. Biomol. Chem. 13 (34): 9072–82. DOI : 10.1039 / C5OB01294E . PMID 26220806 .  
  51. ^ Bhowmick D, Mugesh G (2015). «Понимание каталитического механизма синтетических миметиков глутатионпероксидазы». Орг. Biomol. Chem. 13 (41): 10262–72. DOI : 10.1039 / c5ob01665g . PMID 26372527 .  
  52. ^ Nothling MD, Ganesan A, Condic-Jurkic K и др. (2017). «Простая конструкция катализатора на основе ферментов на носителе на основе каталитической триады» . Chem . 2 (5): 732–745. DOI : 10.1016 / j.chempr.2017.04.004 .
  53. ^ Gulseren G, Khalily MA, Tekinay AB и др. (2016). «Каталитические супрамолекулярные самособирающиеся пептидные наноструктуры для гидролиза сложных эфиров». J. Mater. Chem. B . 4 (26): 4605–4611. DOI : 10.1039 / c6tb00795c . ЛВП : 11693/36666 . PMID 32263403 . 
  54. ^ Халаби Н, Rivoire О, Либлер С, и др. (2009). «Белковые секторы: эволюционные единицы трехмерной структуры» . Cell . 138 (4): 774–86. DOI : 10.1016 / j.cell.2009.07.038 . PMC 3210731 . PMID 19703402 .  
  55. Мурзин А.Г. (1998). «Как далеко заходит дивергентная эволюция белков». Текущее мнение в структурной биологии . 8 (3): 380–387. DOI : 10.1016 / S0959-440X (98) 80073-0 . PMID 9666335 . 
  56. ^ Gerlt JA, Бэббит PC (2001). «Дивергентная эволюция ферментативной функции: механистически различные суперсемейства и функционально различные суперсемейства». Анну. Rev. Biochem. 70 (1): 209–46. DOI : 10.1146 / annurev.biochem.70.1.209 . PMID 11395407 .  
  57. ^ Murphy JM, Фархан H, Eyers PA (2017). «Биозомби: рост псевдоферментов в биологии». Биохим. Soc. Пер. 45 (2): 537–544. DOI : 10,1042 / bst20160400 . PMID 28408493 .  
  58. ^ Stehle F, Brandt W, Stubbs MT и др. (2009). «Синапоилтрансферазы в свете молекулярной эволюции». Фитохимия . Эволюция метаболического разнообразия. 70 (15–16): 1652–62. DOI : 10.1016 / j.phytochem.2009.07.023 . PMID 19695650 . 
  59. ^ Dimitriou PS, Denesyuk A, Takahashi S и др. (2017). «Альфа / бета-гидролазы: уникальный структурный мотив координирует остатки каталитической кислоты в 40-кратных семействах белков». Белки . 85 (10): 1845–1855. DOI : 10.1002 / prot.25338 . PMID 28643343 . 
  60. ^ Смит JL (1998). «Глутамин PRPP амидотрансфераза: снимки фермента в действии». Текущее мнение в структурной биологии . 8 (6): 686–94. DOI : 10.1016 / s0959-440x (98) 80087-0 . PMID 9914248 . 
  61. ^ Smith JL, Zaluzec EJ, Wery JP, et al. (1994). «Структура аллостерического регуляторного фермента биосинтеза пуринов». Наука . 264 (5164): 1427–33. Bibcode : 1994Sci ... 264.1427S . DOI : 10.1126 / science.8197456 . PMID 8197456 . 
  62. ^ «Кланы смешанного (C, S, T) каталитического типа» . www.ebi.ac.uk . МЕРОПЫ . Дата обращения 20 декабря 2018 .
  63. ^ а б Фишер К., Рейнольдс С.Л. (2015). «Псевдопротеазы: механизмы и функции». Биохим. J. 468 (1): 17–24. DOI : 10.1042 / BJ20141506 . PMID 25940733 .  
  64. ^ Todd AE, Orengo CA, Thornton JM (2002). «Последовательность и структурные различия между ферментными и неферментными гомологами». Структура . 10 (10): 1435–51. DOI : 10.1016 / s0969-2126 (02) 00861-4 . PMID 12377129 . 
  65. ^ Иверсен Л. Ф., Каструп Дж. С., Бьорн С. Е. и др. (1997). «Структура HBP, многофункционального белка со складкой сериновой протеиназы». Nat. Struct. Биол. 4 (4): 265–8. DOI : 10.1038 / nsb0497-265 . PMID 9095193 .  
  66. ^ Зеттл М, Adrain С, Strisovsky К, и др. (2011). «Псевдопротеазы семейства ромбовидных используют механизм контроля качества ER для регулирования межклеточной передачи сигналов» . Cell . 145 (1): 79–91. DOI : 10.1016 / j.cell.2011.02.047 . PMC 3149277 . PMID 21439629 .  
  67. ^ Лемберг М.К., Adrain C (2016). «Неактивные ромбовидные белки: новые механизмы, влияющие на здоровье и болезни». Семин. Cell Dev. Биол. 60 : 29–37. DOI : 10.1016 / j.semcdb.2016.06.022 . ЛВП : 10400,7 / 759 . PMID 27378062 .  
  68. ^ Cheng CY, Моррис I, Бардин CW (1993). «Тесты структурно родственны предшественнику цистеиновой протеиназы мыши, но лишены какой-либо протеазной / антипротеазной активности». Биохим. Биофиз. Res. Commun. 191 (1): 224–231. DOI : 10.1006 / bbrc.1993.1206 . PMID 8447824 .  
  69. ^ Пелк Л.А., Чен З., Гохара Д.В. и др. (2015). "Почему Ser, а не Thr брокеры катализируют трипсиновый фолд" . Биохимия . 54 (7): 1457–64. DOI : 10.1021 / acs.biochem.5b00014 . PMC 4342846 . PMID 25664608 .