БИОХИМИЯ, 1998, том 63, вып. 3, с. 300–307
УДК 577.15.02+577.15.03
Роль гибкости активного центра в ферментативном катализе
Обзор
Поступила в редакцию 24.07.1997
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ферментативный катализ, гибкость активного центра, инактивация ферментов, дигидрофолатредуктаза, лактатдегидрогеназа.
Аннотация
В лаборатории автора и в других лабораториях показано, что при разворачивании ряда ферментов инактивация предшествует глобальному разворачиванию молекулы фермента. На основании подобного рода данных высказано предположение, что активные центры ферментов являются более «хрупкими» и более подвержены «возмущениям», чем вся белковая молекула, и поэтому обладают большей конформационной гибкостью, чем остальная часть молекулы. Однако роль гибкости активного центра в ферментативном катализе остается еще невыясненной. В гипотезе индуцированного соответствия, предложенной Кошландом, присутствие субстрата индуцирует изменение конформации активного центра, обеспечивая его комплементарность структуре субстрата. Полученные Саваей и Краутом данные по рентгеноструктурному анализукомплексов дигидрофолатредуктазы с кофакторами и субстратами свидетельствуют о том, что конформация молекулы фермента зависит от того, какой лиганд входит в состав комплекса. Это позволяет полагать,что молекула фермента на протяжении всего ферментативного процесса проходит через различные конформационные состояния. Мышечная лактатдегидрогеназа может быть стабилизирована в концентрированном растворе сульфата аммония или путем поперечного сшивания глутаровым альдегидом, что сопровож-дается снижением ферментативной активности. Активность восстанавливается до исходного уровня в разбавленном растворе гуанидингидрохлорида, возможно, вследствие повышения гибкости активного центра. Известен ряд ферментов, которые могут быть активированы хаотропными агентами, такими как мочевина или гуанидингидрохлорид. Активация дигидрофолатредуктазы мочевиной или гуанидингидрохлоридом сопровождается увеличением чувствительности к действию протеолитических ферментов. Выделение триптических пептидов активированного фермента и анализ аминокислотных последовательностей позволили идентифицировать места атаки протеолитическими ферментами, которые оказались расположенными в активном центре фермента или вблизи него. Это свидетельствует о более открытой конформации активного центра в активированном состоянии. Все сказанное указывает на то, что гибкость активного центра играет важную роль в ферментативном катализе. Вероятно, на протяжении каталитического цикла фермент проходит через определенные стадии с различными конформационными состояниями молекулы, особенно в области активного центра. Поэтому быстрые переходы между различными конформационными состояниями и, следовательно, гибкость активного центра являются обязательным условием для максимального проявления ферментативной активности.