БИОХИМИЯ, 1994, том 59, вып. 5, с. 613–624
Исследование водородных связей в «каталитической триаде» трипсина по спектрам ЯМР на ядрах 1H, 13C и 15N
Поступила в редакцию 14.01.1994
Аннотация
Получены и интерпретированы спектры 13С ЯМР трипсина, модифицированного полимером, а также нескольких его комплексов с ингибиторами, имитирующих продвижение вдоль координаты ферментативной реакции, в широком диапазоне pH (1-10). Найдено, что при монопротонировании каталитической триады (Asp-Нis-Sеr) между карбоксилатной группой и ядром имидазола образуется очень сильная (квазисимметричная) водородная связь, что позволяет объяснить противоречия в литературных данных по экспериментальному нахождению центра протонирования. При моделировании электрофильной атаки на ОН-группу Sеr кооперативно усиливаются все водородные связи в каталитической триаде. Полученные результаты позволили сформулировать механизм кислотно-основного катализа в ходе ферментативной реакции гидролиза амидных субстратов, особенностью которого является плавное смещение протона в поле трех основных центров, без дискретных стадий переноса протона. В результате кооперативного взаимодействия водородных связей в каталитической триаде эффективная основность каталитического центра (атома азота Nε2 Im) является функцией координаты реакции. Переходное состояние стабилизируется системой квазисиммeтричных водородных связей. Предложенная модель объясняет эффективное функционирование фермента в щелочной среде (рНопт 8,0), а также необычные значения рКа фрагментов Каталитической триады (pKа(Asp) 1,3, pKa(Нis) 7,5).