Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Визуализация убиквитилирования

Ферментативного катализа является увеличение скорости в виде процесса с помощью биологической молекулы , в « фермент ». Большинство ферментов - это белки, и большинство таких процессов - это химические реакции. Внутри фермента катализ обычно происходит в локализованном месте, называемом активным центром .

Большинство ферментов состоят преимущественно из белков, либо из одной белковой цепи, либо из множества таких цепей в многосубъединичном комплексе . Ферменты часто также включают небелковые компоненты, такие как ионы металлов или специализированные органические молекулы, известные как кофакторы (например, аденозинтрифосфат ). Многие кофакторы являются витаминами, и их роль как витаминов напрямую связана с их использованием в катализе биологических процессов метаболизма. Катализ из биохимических реакций в клеткежизненно важен, поскольку многие, но не все метаболически важные реакции в некаталитическом состоянии имеют очень низкую скорость. Одним из драйверов эволюции белка является оптимизация таких каталитических активностей, хотя только наиболее важные ферменты работают вблизи пределов каталитической эффективности, а многие ферменты далеки от оптимальных. Важные факторы ферментного катализа включают общий кислотный и основной катализ, орбитальное управление, энтропийное ограничение, эффекты ориентации (например, катализатор блокировки и ключа), а также двигательные эффекты, включающие динамику белка [1]

Механизмы ферментативного катализа различны, но все в принципе аналогичны другие виды химического катализа в том , что решающий фактор является снижением энергетического барьера (ов) , отделяющая реагенты (или субстратов из продуктов. [2] Уменьшение энергии активации ( E a) увеличивает долю молекул реагента, которые могут преодолеть этот барьер и образовать продукт. Важным принципом является то, что, поскольку они только уменьшают энергетические барьеры между продуктами и реагентами, ферменты всегда катализируют реакции в обоих направлениях и не могут продвигать реакцию вперед или влиять на положение равновесия - только скорость, с которой она достигается. Как и в случае с другими катализаторами, фермент не расходуется и не изменяется в результате реакции (как субстрат), а рециркулируется, так что один фермент выполняет множество циклов катализа.

Ферменты часто очень специфичны и действуют только на определенные субстраты. Некоторые ферменты абсолютно специфичны, что означает, что они действуют только на один субстрат, в то время как другие проявляют групповую специфичность и могут действовать на аналогичные, но не идентичные химические группы, такие как пептидная связь в разных молекулах. Многие ферменты обладают стереохимической специфичностью и действуют на один стереоизомер, но не на другой. [3]

Вынужденная посадка [ править ]

Гексокиназа отображается в виде непрозрачной поверхности с ярко выраженной открытой связывающей щелью рядом с несвязанным субстратом (вверху) и того же фермента с более закрытой щелью, которая окружает связанный субстрат (внизу).
Фермент изменяет форму за счет индуцированного соответствия при связывании субстрата с образованием комплекса фермент-субстрат. Гексокиназа имеет большое индуцированное движение посадки, которое закрывает субстраты аденозинтрифосфат и ксилозу . Сайты связывания отмечены синим, субстраты - черным, а кофактор Mg 2+ - желтым. ( PDB : 2E2N , 2E2Q )
Различные механизмы связывания субстрата

Классической моделью взаимодействия фермент- субстрат является модель индуцированной подгонки. [4] Эта модель предполагает, что начальное взаимодействие между ферментом и субстратом относительно слабое, но эти слабые взаимодействия быстро вызывают конформационные изменения в ферменте, которые усиливают связывание.

Преимущества механизма индуцированной подгонки возникают из-за стабилизирующего эффекта сильного связывания ферментов. Существует два различных механизма связывания субстрата: однородное связывание, которое имеет сильное связывание с субстратом, и дифференциальное связывание, которое имеет сильное связывание в переходном состоянии. Стабилизирующий эффект равномерного связывания увеличивает сродство связывания как с субстратом, так и в переходном состоянии, тогда как дифференциальное связывание увеличивает только сродство связывания в переходном состоянии. Оба они используются ферментами и были выбраны эволюционным путем, чтобы минимизировать энергию активации реакции. Ферменты, которые являются насыщенными, то есть имеют высокое сродство связывания с субстратом, требуют дифференциального связывания для снижения энергии активации, тогда как небольшие несвязанные с субстратом ферменты могут использовать либо дифференциальное, либо равномерное связывание. [5]

Эти эффекты привели к тому, что большинство белков используют механизм дифференциального связывания для снижения энергии активации, поэтому большинство субстратов имеют высокое сродство к ферменту в переходном состоянии. Дифференциальное связывание осуществляется с помощью механизма индуцированной подгонки - субстрат сначала связывается слабо, затем фермент меняет конформацию, увеличивая сродство к переходному состоянию и стабилизируя его, таким образом уменьшая энергию активации для его достижения.

Однако важно уточнить, что концепция индуцированной подгонки не может использоваться для рационализации катализа. То есть химический катализ определяется как восстановление E a ‡ (когда система уже находится в ES ‡ ) относительно E a ‡ в некаталитической реакции в воде (без фермента). Индуцированная подгонка только предполагает, что барьер ниже в закрытой форме фермента, но не говорит нам, какова причина снижения барьера.

Индуцированная подгонка может быть полезной для точности молекулярного распознавания в присутствии конкуренции и шума через механизм конформационной проверки . [6]

Механизмы альтернативного пути реакции [ править ]

Эти конформационные изменения также приближают каталитические остатки в активном центре к химическим связям в субстрате, которые будут изменены в ходе реакции. После того, как происходит связывание, один или несколько механизмов катализа понижают энергию переходного состояния реакции , обеспечивая альтернативный химический путь для реакции. Существует шесть возможных механизмов катализа «через барьер», а также механизм «через барьер»:

Близость и ориентация [ править ]

Взаимодействия фермент-субстрат выравнивают реактивные химические группы и удерживают их близко друг к другу в оптимальной геометрии, что увеличивает скорость реакции. Это снижает энтропиюреагентов и, таким образом, делает реакции присоединения или переноса менее неблагоприятными из-за снижения общей энтропии, когда два реагента становятся единым продуктом. Однако это общий эффект, который наблюдается в реакциях без добавления или переноса, когда он возникает из-за увеличения «эффективной концентрации» реагентов. Это понимается при рассмотрении того, как увеличение концентрации приводит к увеличению скорости реакции: по существу, когда реагенты более концентрированы, они чаще сталкиваются и поэтому реагируют чаще. При ферментативном катализе связывание реагентов с ферментом ограничивает конформационное пространство реагентов, удерживая их в `` правильной ориентации '' и близко друг к другу, так что сталкиваются чаще и с правильной геометрией, чтобы облегчить желаемая реакция. "эффективная концентрация "- это концентрация, которой реагент должен быть в свободном состоянии в растворе, чтобы испытывать такую ​​же частоту столкновений. Часто такие теоретические эффективные концентрации нефизичны и невозможны в реальности - что является свидетельством большой каталитической силы многих ферментов. , с огромным увеличением скорости по сравнению с некатализируемым состоянием.

Например:
Подобные реакции будут происходить намного быстрее, если реакция будет внутримолекулярной.
Эффективная концентрация ацетата во внутримолекулярной реакции может быть оценена как k 2 / k 1 = 2 x 10 5 моль.

Однако ситуация может быть более сложной, поскольку современные компьютерные исследования установили, что традиционные примеры эффектов близости не могут быть напрямую связаны с энтропийными эффектами ферментов. [7] [8] [9] Также было обнаружено , что первоначальное энтропийное предложение [10] сильно переоценивает вклад ориентационной энтропии в катализ. [11]

Доноры или акцепторы протонов [ править ]

См. Также: Расчет pKa белка.

Доноры и акцепторы протонов, т.е. кислоты и основания.может отдавать и принимать протоны, чтобы стабилизировать развивающиеся заряды в переходном состоянии. Это связано с общим принципом катализа, принципом уменьшения энергетических барьеров, поскольку в целом переходные состояния являются состояниями с высокой энергией, и за счет их стабилизации эта высокая энергия снижается, понижая барьер. Ключевой особенностью ферментного катализа над многими видами небиологического катализа является то, что и кислотный, и основной катализ могут быть объединены в одной реакции. Во многих абиотических системах кислоты (большие [H +]) или основания (стоки H + с большой концентрацией или разновидности с электронными парами) могут увеличивать скорость реакции; но, конечно, среда может иметь только один общий pH (показатель кислотности или щелочности (щелочности)). Однако, поскольку ферменты представляют собой большие молекулы,они могут позиционировать как кислотные группы, так и основные группы в своем активном центре для взаимодействия со своими субстратами, и использовать оба режима независимо от общего pH.

Часто общий кислотный или основной катализ используется для активации нуклеофильных и / или электрофильных групп или для стабилизации уходящих групп. В активном центре используются многие аминокислоты с кислотными или основными группами, такие как глутаминовая и аспарагиновая кислоты, гистидин, цистин, тирозин, лизин и аргинин, а также серин и треонин. Кроме того, часто используется пептидный каркас с карбонильными и амидными N-группами. Цистин и гистидин очень часто участвуют, так как они оба имеют рКа близко к нейтральным рН и , следовательно , могут одновременно принимать и жертвуют протоны.

Многие механизмы реакции, включающие кислотно-основной катализ, предполагают существенно измененное значение pKa. Это изменение pKa возможно из-за локального окружения остатка [ необходима цитата ] .

УсловияКислотыБазы
Гидрофобная средаУвеличить pKaУменьшить pKa
Смежные остатки одинакового зарядаУвеличить pKaУменьшить pKa

Образование солевого мостика (и водородной связи)		Уменьшить pKaУвеличить pKa

На pKa также может значительно влиять окружающая среда, до такой степени, что остатки, которые являются основными в растворе, могут действовать как доноры протонов, и наоборот.

Например:
Каталитическая триада из сериновой протеазы
Начальная стадия каталитического механизма сериновой протеазы включает гистидин активного центра, принимающий протон от серинового остатка. Это подготавливает серин в качестве нуклеофила для атаки амидной связи субстрата. Этот механизм включает передачу протона от серина (основание, pKa 14) гистидину (кислота, pKa 6), что стало возможным благодаря локальному окружению оснований.

Важно уточнить, что модификация pKa является чистой частью электростатического механизма. [12] Кроме того, каталитический эффект приведенного выше примера в основном связан с уменьшением pKa оксианиона и увеличением pKa гистидина, в то время как перенос протона от серина к гистидину не катализируется в значительной степени, поскольку это не барьер, определяющий скорость. [13]

Электростатический катализ [ править ]

Стабилизация заряженных переходных состояний также может происходить за счет остатков в активном центре, образующих ионные связи (или взаимодействия частичного ионного заряда) с промежуточным соединением. Эти связи могут происходить либо из кислотных, либо из основных боковых цепей аминокислот, таких как лизин , аргинин , аспарагиновая кислота или глутаминовая кислота, или из кофакторов металлов, таких как цинк . Ионы металлов особенно эффективны и могут снизить pKa воды в достаточной степени, чтобы сделать ее эффективным нуклеофилом.

Систематические исследования с использованием компьютерного моделирования показали, что электростатические эффекты, безусловно, вносят наибольший вклад в катализ. [12] Это может увеличить скорость реакции до 10 7 раз . [14] В частности, было обнаружено, что фермент обеспечивает более полярную среду, чем вода, и что ионные переходные состояния стабилизируются фиксированными диполями. Это сильно отличается от стабилизации переходного состояния в воде, где молекулы воды должны платить «энергией реорганизации». [15] Для стабилизации ионного и заряженного состояний. Таким образом, катализ связан с тем, что полярные группы фермента заранее организованы [16]

Было показано, что величина электростатического поля, создаваемого активным центром фермента, сильно коррелирует с увеличением каталитической скорости фермента [17] [18].

Связывание субстрата обычно исключает воду из активного центра, тем самым понижая локальную диэлектрическую проницаемость до диэлектрической проницаемости органического растворителя. Это усиливает электростатические взаимодействия между заряженными / полярными подложками и активными центрами. Кроме того, исследования показали, что распределения заряда вокруг активных центров организованы таким образом, чтобы стабилизировать переходные состояния катализированных реакций. В некоторых ферментах эти распределения заряда, по-видимому, служат для направления полярных субстратов к их сайтам связывания, так что скорости этих ферментативных реакций превышают их очевидные пределы, контролируемые диффузией [ необходима цитата ] .

Например:
Каталитический механизм карбоксипептидазы
Тетраэдрический промежуточный продукт стабилизируется частичной ионной связью между ионом Zn 2+ и отрицательным зарядом кислорода.

Ковалентный катализ [ править ]

Ковалентный катализ включает в себя субстрат, образующий временную ковалентную связь с остатками в активном центре фермента или с кофактором. Это добавляет к реакции дополнительный ковалентный промежуточный продукт и помогает снизить энергию более поздних переходных состояний реакции. Ковалентная связь должна быть разорвана на более поздней стадии реакции для регенерации фермента. Этот механизм используется каталитической триадой ферментов, таких как протеазы, такие как химотрипсин и трипсин , где образуется промежуточный ацил-фермент. Альтернативный механизм - образование основания Шиффа с использованием свободного амина из остатка лизина , как видно на примере фермента.альдолаза при гликолизе .

Некоторые ферменты используют неаминокислотные кофакторы, такие как пиридоксальфосфат (PLP) или тиаминпирофосфат (TPP), для образования ковалентных промежуточных продуктов с молекулами реагентов. [19] [20] Такие ковалентные промежуточные соединения действуют для снижения энергии более поздних переходных состояний, подобно тому, как ковалентные промежуточные соединения, образованные с аминокислотными остатками активного центра, обеспечивают стабилизацию, но возможности кофакторов позволяют ферментам проводить реакции, которые только боковые аминокислотные остатки не могла. Ферменты, использующие такие кофакторы, включают PLP-зависимый фермент аспартаттрансаминазу и TPP-зависимый фермент пируватдегидрогеназу . [21] [22]

Вместо того, чтобы снижать энергию активации пути реакции, ковалентный катализ обеспечивает альтернативный путь реакции (через ковалентный промежуточный продукт) и поэтому отличается от истинного катализа. [12] Например, энергетику ковалентной связи с молекулой серина в химотрипсине следует сравнить с хорошо изученной ковалентной связью с нуклеофилом в реакции некаталитического раствора. Истинное предложение ковалентного катализа (где барьер ниже, чем соответствующий барьер в растворе) потребует, например, частичной ковалентной связи с переходным состоянием группой фермента (например, очень сильной водородной связи) и т. эффекты не вносят значительный вклад в катализ.

Катализ ионами металлов [ править ]

Ион металла в активном центре участвует в катализе, координируя стабилизацию заряда и экранирование. Из-за положительного заряда металла только отрицательные заряды могут быть стабилизированы ионами металлов. [23] Однако ионы металлов полезны в биологическом катализе, потому что на них не влияют изменения pH. [24] Ионы металлов также могут ионизировать воду, действуя как кислота Льюиса . [25] Ионы металлов также могут быть агентами окисления и восстановления. [26]

Связующее напряжение [ править ]

Это основной эффект индуцированного связывания, когда сродство фермента к переходному состоянию больше, чем к самому субстрату. Это вызывает структурные перестройки, которые деформируют субстрат, связывая его в положение, более близкое к конформации переходного состояния, таким образом уменьшая разницу энергий между субстратом и переходным состоянием и помогая катализировать реакцию.

Однако эффект деформации на самом деле является эффектом дестабилизации основного состояния, а не эффектом стабилизации переходного состояния. [12] [27] [ необходима страница ] Кроме того, ферменты очень гибкие и не могут оказывать большого эффекта напряжения. [28]

Помимо напряжения связи в субстрате, внутри самого фермента также может индуцироваться напряжение связи для активации остатков в активном центре.

Например:
Субстрат, связанный субстрат и конформации лизоцима в переходном состоянии .
Субстрат, на связывание, искажается от половины стула конформации гексозы кольца (из-за стерических затруднений с аминокислотами белка заставляя экваториальную c6 , чтобы быть в осевом положении) в конформации кресла [29] [ нужная страница ]

Квантовое туннелирование [ править ]

Эти традиционные механизмы «через барьер» в некоторых случаях были оспорены моделями и наблюдениями за механизмами «сквозь барьер» ( квантовое туннелирование ). Некоторые ферменты работают с кинетикой, которая быстрее, чем можно было бы предсказать с помощью классической ΔG ‡ . В моделях «сквозь барьер» протон или электрон могут туннелировать через активационные барьеры. [30] [31] Квантовое туннелирование протонов наблюдалось при окислении триптамина ароматической аминдегидрогеназой . [32]

Квантовое туннелирование, по-видимому, не дает большого каталитического преимущества, поскольку вклады туннелирования одинаковы в катализированных и некаталитических реакциях в растворе. [31] [33] [34] [35] Однако вклад туннелирования (обычно увеличивающий константы скорости в ~ 1000 раз [32] по сравнению со скоростью реакции для классического маршрута «через барьер»), вероятно, имеет решающее значение. жизнеспособности биологических организмов. Это подчеркивает общую важность туннельных реакций в биологии.

В 1971-1972 гг. Была сформулирована первая квантово-механическая модель ферментативного катализа. [36] [37] [ необходим сторонний источник ]

Активный фермент [ править ]

Энергию связи комплекса фермент-субстрат нельзя рассматривать как внешнюю энергию, которая необходима для активации субстрата. Фермент с высоким содержанием энергии может сначала перенести некоторую конкретную энергетическую группу X 1 из каталитического сайта фермента в конечное место первого связанного реагента, затем другую группу X 2 из второго связанного реагента (или из второй группы одного связанного реагента). реагент) необходимо перенести в активный центр, чтобы завершить превращение субстрата в продукт и регенерацию фермента. [38]

Мы можем представить всю ферментативную реакцию как две реакции сочетания:

 

 

 

 

( 1 )

 

 

 

 

( 2 )

Из реакции ( 1 ) видно, что группа X 1 активного фермента появляется в продукте из-за возможности реакции обмена внутри фермента, чтобы избежать как электростатического ингибирования, так и отталкивания атомов. Таким образом, мы представляем активный фермент как мощный реагент ферментативной реакции. Реакция ( 2 ) показывает неполное превращение субстрата, поскольку его группа X 2 остается внутри фермента. Этот подход как идея ранее предлагался, полагаясь на гипотетические чрезвычайно высокие ферментативные превращения (каталитически совершенный фермент). [39]

Решающим моментом для проверки настоящего подхода является то, что катализатор должен представлять собой комплекс фермента с передающей группой реакции. Этот химический аспект подтверждается хорошо изученными механизмами нескольких ферментативных реакций. Рассмотрим реакцию гидролиза пептидной связи, катализируемую чистым белком α-химотрипсином (фермент, действующий без кофактора), который является хорошо изученным членом семейства сериновых протеаз, см. [40]

Мы представляем экспериментальные результаты для этой реакции в виде двух химических этапов:

 

 

 

 

( 3 )

 

 

 

 

( 4 )

где S 1 - полипептид, P 1 и P 2 - продукты. Первая химическая стадия ( 3 ) включает образование ковалентного промежуточного ацил-фермента. Вторая стадия ( 4 ) - это стадия деацилирования. Важно отметить, что группа H +, первоначально обнаруженная на ферменте, но не в воде, появляется в продукте перед стадией гидролиза, поэтому ее можно рассматривать как дополнительную группу ферментативной реакции.

Таким образом, реакция ( 3 ) показывает, что фермент действует как мощный реагент реакции. Согласно предложенной концепции, транспорт H от фермента способствует первому превращению реагента, разрыву первой начальной химической связи (между группами P 1 и P 2 ). Стадия гидролиза приводит к разрыву второй химической связи и регенерации фермента.

Предлагаемый химический механизм не зависит от концентрации субстратов или продуктов в среде. Однако изменение их концентрации в основном вызывает изменения свободной энергии на первой и последней стадиях реакций ( 1 ) и ( 2 ) из-за изменений содержания свободной энергии каждой молекулы, будь то S или P, в водном растворе. Этот подход соответствует следующему механизму сокращения мышц. Заключительным этапом гидролиза АТФ в скелетных мышцах является высвобождение продукта, вызванное ассоциацией миозиновых головок с актином. [41] Закрытие актин-связывающей щели во время реакции ассоциации структурно связано с открытием нуклеотид-связывающего кармана на активном сайте миозина. [42]

Примечательно, что заключительные стадии гидролиза АТФ включают быстрое высвобождение фосфата и медленное высвобождение АДФ. [43] [44] Высвобождение фосфатного аниона из связанного аниона АДФ в водный раствор можно рассматривать как экзэргоническую реакцию, поскольку фосфатный анион имеет низкую молекулярную массу.

Таким образом, мы приходим к выводу, что первичное высвобождение неорганического фосфата H 2 PO 4 - приводит к преобразованию значительной части свободной энергии гидролиза АТФ в кинетическую энергию сольватированного фосфата, вызывая активное течение. Это предположение о локальной механохимической трансдукции согласуется с механизмом сокращения мышц Тироша, в котором сила мышц возникает в результате интегрированного действия активного потока, создаваемого гидролизом АТФ. [45] [46]

Примеры каталитических механизмов [ править ]

В действительности, большинство ферментных механизмов включает комбинацию нескольких различных типов катализа.

Триозофосфат изомераза [ править ]

Триозофосфатизомеразы ( ЕС 5.3.1.1 ) катализирует обратимое interconvertion из двух триозы фосфатов изомеров дигидроксиацетонфосфат и D - глицеральдегид - 3-фосфата .

Трипсин [ править ]

Трипсин ( EC 3.4.21.4 ) представляет собой сериновую протеазу, которая расщепляет белковые субстраты после остатков лизина или аргинина с использованием каталитической триады для выполнения ковалентного катализа и оксианионной дыры для стабилизации накопления заряда в переходных состояниях .

Альдолаза [ править ]

Альдолаза ( EC 4.1.2.13 ) катализирует распад фруктозо-1,6-бисфосфата (F-1,6-BP) на глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетонфосфат ( DHAP ).

Коэффициент диффузии ферментов [ править ]

Появление исследований одиночных молекул в 2010-х годах привело к наблюдению, что движение несвязанных ферментов увеличивается с увеличением концентрации субстрата и энтальпии реакции . [47] Последующие наблюдения предполагают, что это увеличение коэффициента диффузии вызвано временным смещением центра масс фермента , что приводит к «эффекту отдачи, который продвигает фермент». [48]

Сходство реакции [ править ]

Сходство между ферментативными реакциями ( ЕС ) можно рассчитать, используя изменения связей, реакционные центры или показатели субструктуры ( EC-BLAST ). [49]

См. Также [ править ]

  • Каталитическая триада
  • Ферментный анализ
  • Ингибитор ферментов
  • Кинетика ферментов
  • Ферментная распущенность
  • Белковая динамика
  • Псевдоферменты , повсеместное распространение которых, несмотря на их каталитическую неактивность, предполагает атомные последствия
  • Квантовое туннелирование
  • Карта протеолиза
  • Кристаллография с временным разрешением

Ссылки [ править ]

  1. ^ Камерлин, SC; Варшел, А (2010). «На заре 21 века: является ли динамика недостающим звеном для понимания ферментного катализа?» . Белки: структура, функции и биоинформатика . 78 (6): 1339–75. DOI : 10.1002 / prot.22654 . PMC  2841229 . PMID  20099310 .
  2. ↑ Шринивасан, Бхарат (27 сентября 2020 г.). «Совет: обучение кинетике ферментов» . Журнал FEBS . DOI : 10.1111 / febs.15537 . ISSN 1742-464X . 
  3. ^ Laidler, Keith J. (1978). Физическая химия с биологическими приложениями . Бенджамин / Каммингс. п. 427. ISBN. 0-8053-5680-0.
  4. ^ Кошланда DE (февраль 1958). «Применение теории специфичности ферментов к синтезу белков» . Proc. Natl. Акад. Sci. США 44 (2): 98–104. Bibcode : 1958PNAS ... 44 ... 98K . DOI : 10.1073 / pnas.44.2.98 . PMC 335371 . PMID 16590179 .   
  5. ^ Анслин, EV; Догерти, Д.А. (2006). Современная физико-органическая химия . Книги университетских наук. ISBN 978-1-891389-31-3.
  6. ^ Савир Y; Тласти Т (2007). Скалас, Энрико (ред.). «Конформационная корректура: влияние конформационных изменений на специфику молекулярного распознавания» (PDF) . PLOS One . 2 (5): e468. Bibcode : 2007PLoSO ... 2..468S . DOI : 10.1371 / journal.pone.0000468 . PMC 1868595 . PMID 17520027 . Архивировано 14 мая 2011 года из оригинального (PDF) . Проверено 22 августа 2010 года .   
  7. ^ Стэнтон, RV; Перакила, М .; Bakowies, D .; Коллман, PA (1998). «Комбинированные расчеты ab initio и свободной энергии для изучения реакций в ферментах и ​​растворах: гидролиз амидов в трипсине и водном растворе». Варенье. Chem. Soc . 120 (14): 3448–3457. DOI : 10.1021 / ja972723x .
  8. ^ Kuhn, B .; Коллман, Пенсильвания (2000). "QM-FE и расчеты молекулярной динамики катехол-O-метилтрансферазы: свободная энергия активации в ферменте и в водном растворе и региоселективность реакции, катализируемой ферментом". Варенье. Chem. Soc . 122 (11): 2586–2596. DOI : 10.1021 / ja992218v .
  9. ^ Брюс, TC; Лайтстоун, ФК (1999). "Основное состояние и вклад переходного состояния в скорость внутримолекулярных и ферментативных реакций". В соотв. Chem. Res . 32 (2): 127–136. DOI : 10.1021 / ar960131y .
  10. ^ Пейдж, Мичиган; Дженкс, WP (1971). «Энтропийный вклад в ускорение скорости ферментативных и внутримолекулярных реакций и хелатный эффект» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 68 (8): 1678–1683. Bibcode : 1971PNAS ... 68.1678P . DOI : 10.1073 / pnas.68.8.1678 . PMC 389269 . PMID 5288752 .  
  11. ^ Warshel, A .; Парсон, WW (2001). «Динамика биохимических и биофизических реакций: взгляд на компьютерное моделирование». Кварта. Rev. Biophys . 34 (4): 563–679. DOI : 10.1017 / s0033583501003730 . PMID 11852595 . 
  12. ^ a b c d Warshel, A .; Шарма, ПК; Като, М .; Xiang, Y .; Liu, H .; Олссон, MHM (2006). «Электростатические основы ферментного катализа». Chem. Ред . 106 (8): 3210–3235. DOI : 10.1021 / cr0503106 . PMID 16895325 . 
  13. ^ Warshel, A .; Naray-Szabo, G .; Sussman, F .; Хван, Дж .-К. (1989). «Как на самом деле работают сериновые протеазы?». Биохимия . 28 (9): 3629–37. DOI : 10.1021 / bi00435a001 . PMID 2665806 . 
  14. ^ Воет, Дональд. (коп.2011). Биохимия . Джон Вили и сыновья. OCLC 808679090 .  Проверить значения даты в: |date=( помощь )
  15. Перейти ↑ Marcus, RA (1965). "К теории реакций переноса электрона. VI. Единая обработка гомогенных и электродных реакций" (PDF) . J. Chem. Phys . 43 (2): 679–701. Bibcode : 1965JChPh..43..679M . DOI : 10.1063 / 1.1696792 .
  16. ^ Warshel, A (1978). «Энергетика ферментного катализа» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 75 (11): 5250–5254. Bibcode : 1978PNAS ... 75,5250 Вт . DOI : 10.1073 / pnas.75.11.5250 . PMC 392938 . PMID 281676 .  
  17. ^ "Как работают ферменты"
  18. ^ "ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ КАТАЛИЗ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В АКТИВНОМ САЙТЕ КЕТОСТЕРОИДНОЙ ИЗОМЕРАЗЫ", [1]
  19. ^ Тони, MD "Специфичность реакции в пиридоксальных ферментах". Архив биохимии и биофизики (2005) 433: 279-287
  20. ^ Информационный центр микронутриентов, Государственный университет Орегона
  21. ^ Воет, Дональд; Джудит Воет (2004). Биохимия . John Wiley & Sons Inc., стр.  986–989 . ISBN 978-0-471-25090-6.
  22. ^ Воет, Дональд; Джудит Воет (2004). Биохимия . John Wiley & Sons Inc., стр.  604–606 . ISBN 978-0-471-25090-6.
  23. ^ Piccirilli, Джозеф А .; Vyle, Joseph S .; Карутерс, Марвин Х .; Чех, Томас Р. (7 января 1993 г.). «Катализ ионов металлов в рибозимной реакции Tetrahymena». Природа . 361 (6407): 85–88. Bibcode : 1993Natur.361 ... 85P . DOI : 10.1038 / 361085a0 . PMID 8421499 . S2CID 4326584 .  
  24. ^ БЕНДЕРЫ, Майрон Л. (1 января 1962). «Металлический ионный катализ нуклеофильных органических реакций в растворе». Реакции координированных лигандов . Успехи химии. 37 . АМЕРИКАНСКОЕ ХИМИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО. С. 19–36. DOI : 10.1021 / ба-1963-0037.ch002 . ISBN 978-0841200388.
  25. ^ Файф, Томас Х .; Пржистас, Теодор Дж. (1 февраля 1985 г.). «Катализ ионов двухвалентного металла при гидролизе сложных эфиров пиколиновой кислоты. Ион металла способствует реакциям, катализируемым ионами гидроксида и водой». Журнал Американского химического общества . 107 (4): 1041–1047. DOI : 10.1021 / ja00290a048 . ISSN 0002-7863 . 
  26. ^ Stadtman Е.Р. (1 января 1990 года). «Катализируемое ионами металлов окисление белков: биохимический механизм и биологические последствия» . Свободная радикальная биология и медицина . 9 (4): 315–325. DOI : 10.1016 / 0891-5849 (90) 90006-5 . ISSN 0891-5849 . PMID 2283087 .  
  27. ^ Дженкс, Уильям П. (1987) [1969]. Катализ в химии и энзимологии . Серия Макгроу-Хилла по продвинутой химии (переиздание). Нью-Йорк: Dover Publications . ISBN 9780486654607.
  28. ^ Warshel, A .; Левитт, М. (1976). «Теоретические исследования ферментативных реакций: диэлектрическая электростатическая и стерическая стабилизация иона карбония в реакции лизоцима». Журнал молекулярной биологии . 103 (2): 227–49. DOI : 10.1016 / 0022-2836 (76) 90311-9 . PMID 985660 . 
  29. ^ <основы биохимии Voet, Voet and Pratt 4th edition>, которая по форме похожа на переходное состояние.
  30. ^ Гарсия-Вилока, М; Гао, Дж; Карплюс, М; Трулар, Д.Г. (2004). «Как работают ферменты: анализ с помощью современной теории скорости и компьютерного моделирования». Наука . 303 (5655): 186–95. Bibcode : 2004Sci ... 303..186G . DOI : 10.1126 / science.1088172 . PMID 14716003 . S2CID 17498715 .  
  31. ^ a b Olsson, MH; Зигбан, ЧП; Варшел, А (2004). «Моделирование большого кинетического изотопного эффекта и температурной зависимости переноса атома водорода в липоксигеназе». Журнал Американского химического общества . 126 (9): 2820–8. DOI : 10.1021 / ja037233l . PMID 14995199 . 
  32. ^ а б Масграу, L; Ружейникова, А; Johannissen, LO; Hothi, P; Басран, Дж; Ранаган, KE; Малхолланд, AJ; Сатклифф, MJ; и другие. (2006). «Атомное описание ферментативной реакции, в которой преобладает туннелирование протонов». Наука . 312 (5771): 237–41. Bibcode : 2006Sci ... 312..237M . DOI : 10.1126 / science.1126002 . PMID 16614214 . S2CID 27201250 .  
  33. ^ Hwang, J.-K .; Варшел, А. (1996). «Насколько важны квантово-механические движения ядер в ферментативном катализе». Варенье. Chem. Soc . 118 (47): 11745–11751. DOI : 10.1021 / ja962007f .
  34. Перейти ↑ Ball, P. (2004). «Ферменты: случайно или намеренно?». Природа . 431 (7007): 396–397. Bibcode : 2004Natur.431..396B . DOI : 10.1038 / 431396a . PMID 15385982 . S2CID 228263 .  
  35. ^ Olsson, MHM; Парсон, WW; Варшел, А. (2006). «Динамический вклад в ферментный катализ: критические проверки популярной гипотезы». Chem. Ред . 106 (5): 1737–1756. DOI : 10.1021 / cr040427e . PMID 16683752 . 
  36. ^ Волькенштейн М. В., Догонадзе RR, Мадумаров А.К., Урушадзе ZD, Kharkats Ю.И. Теория ферментного катализа. - Молекулярная биология, Москва, 6, 1972, 431-439.
  37. ^ Волькенштейн М. В., Догонадзе RR, Мадумаров А.К., Урушадзе ZD, Kharkats Ю.И. Электронные и конформационные взаимодействия в ферментативном катализе. / Под ред. Е.Л. Андроникашвили, Конфигурационные изменения биополимеров в растворах, Изд-во "Наука", Москва, 1973, 153-157.
  38. ^ Фойгель, Александр Г. (2011). «Является ли фермент мощным реагентом биохимической реакции?». Молекулярная и клеточная биохимия . 352 (1–2): 87–9. DOI : 10.1007 / s11010-011-0742-4 . PMID 21318350 . S2CID 11133081 .  
  39. Перейти ↑ Fogel, AG (1982). «Кооперативность ферментативных реакций и молекулярные аспекты преобразования энергии». Мол. Клетка. Biochem . 47 (1): 59–64. DOI : 10.1007 / bf00241567 . PMID 7132966 . S2CID 21790380 .  
  40. ^ Хенгге, AC; Стейн, Р.Л. (2004). «Роль конформационной подвижности белков в ферментативном катализе: ацилирование альфа-химотрипсина специфическими пептидными субстратами». Биохимия . 43 (3): 742–747. DOI : 10.1021 / bi030222k . PMID 14730979 . 
  41. ^ Lymn, RW; Тейлор, EW. (1971). «Механизм гидролиза аденозинтрифосфата актомиозином». Биохимия . 10 (25): 4617–4624. DOI : 10.1021 / bi00801a004 . PMID 4258719 . 
  42. ^ Холмс, KC; Ангерт, I; Кулл, Ф.Г .; Ян, Вт; Шредер, Р. (2003). «Электронная криомикроскопия показывает, насколько сильное связывание миозина с актином высвобождает нуклеотид». Природа . 425 (6956): 423–427. Bibcode : 2003Natur.425..423H . DOI : 10.1038 / nature02005 . PMID 14508495 . S2CID 2686184 .  
  43. ^ Симанковский, РФ; Wiseman, Миссури; Белый, HD. (1985). «Диссоциация АДФ из субфрагмента 1 актомиозина является достаточно медленной, чтобы ограничить ненагруженную скорость укорочения в мышцах позвоночных» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 82 (3): 658–662. Полномочный код : 1985PNAS ... 82..658S . DOI : 10.1073 / pnas.82.3.658 . PMC 397104 . PMID 3871943 .  
  44. ^ Белый, HD; Белкнап, Б; Уэбб, MR. (1997). «Кинетика стадий расщепления нуклеозидтрифосфата и высвобождения фосфата ассоциированным актомиозином скелета кролика, измеренная с использованием нового флуоресцентного зонда для определения фосфата». Биохимия . 36 (39): 11828–11836. DOI : 10.1021 / bi970540h . PMID 9305974 . 
  45. ^ Тирош, R; Низкий, WZ; Оплатка, А. (1990). «Поступательное движение актиновых филаментов в присутствии тяжелого меромиозина и MgATP, измеренное с помощью доплеровского уширения лазерного светорассеяния». Биохим. Биофиз. Acta . 1037 (3): 274–280. DOI : 10.1016 / 0167-4838 (90) 90025-б . PMID 2178685 . 
  46. ^ Тирош, Р. (2006). «Баллистические протоны и микроволновые водные растворы (солитоны) в биоэнергетических превращениях» . Int. J. Mol. Sci . 7 (9): 320–345. DOI : 10.3390 / i7090320 .
  47. ^ Муддана, Хари S .; Сенгупта, Самудра; Маллук, Томас Э .; и другие. (28 января 2010 г.). «Катализ субстрата усиливает диффузию одного фермента» . Журнал Американского химического общества . 132 (7): 2110–1. DOI : 10.1021 / ja908773a . PMC 2832858 . PMID 20108965 .  
  48. ^ Ридель, Клемент; Габизон, Ронен; Уилсон, Кристиан А.М.; и другие. (8 января 2015 г.). «Тепло, выделяющееся во время каталитического обмена, усиливает диффузию фермента» . Природа . 517 (7533): 227–30. Bibcode : 2015Natur.517..227R . DOI : 10,1038 / природа14043 . PMC 4363105 . PMID 25487146 . Краткое содержание - Природа: Новости и обзоры (8 января 2015 г.).  
  49. ^ Рахман, SA; Cuesta, SM; Furnham, N; Холлидей, GL; Торнтон, Дж. М. (2014). «EC-BLAST: инструмент для автоматического поиска и сравнения ферментативных реакций» . Природные методы . 11 (2): 171–174. DOI : 10.1038 / nmeth.2803 . PMC 4122987 . PMID 24412978 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Алан Фершт, Структура и механизм в науке о белке: Руководство по ферментативному катализу и сворачиванию белков. WH Freeman, 1998. ISBN 0-7167-3268-8 
  • Специальный выпуск Philosophical Transactions B о квантовом катализе в ферментах в свободном доступе. [ постоянная мертвая ссылка ]

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с ферментным катализом, на Викискладе?