Budowa miejsca aktywnego
i modele powstawania
kompleksu enzym-substrat.
Tomasz Fijałkowski
Budowa miejsca aktywnego
i modele powstawania
kompleksu enzym-substrat.
Tomasz Fijałkowski
Miejsce aktywne
•
obszar, który wiąże substrat (i kofaktor, jeśli taki
występuje), tworząc stan przejściowy,
•
zajmuje stosunkowo małą część całkowitej
objętości cząsteczki enzymu,
•
miejsca aktywne są trójwymiarowymi
zagłębieniami lub szczelinami, niedostępnych
zazwyczaj dla cząsteczek wody (jeśli nie bierze
ona udziału w reakcji):
•
enzymy składające się z jednej podjednostki -> miejsce
aktywne w bruździe, np. lizozym (rozpuszcza ściany
komórkowe wielu bakterii Gram-dodatnich),
•
enzymy multimeryczne -> miejsca aktywne przy
powierzchniach między podjednostkami, np. HMG-CoA
(ogranicza szybkośc biosyntezy cholesterolu).
•
niepolarny charakter znacznej części szczeliny
sprzyja wiązaniu substratu i katalitycznemu
przebiegowi reakcji,
•
reszty polarne uzyskują specjalne właściwości
istotne dla wiązania substratu i katalizy (ich
wewnętrzne umiejscowienie jest wyjątkiem od
reguły (zwykle grupy polarne na zewnątrz w
środowisku wodnym)),
•
zawiera reszty aminokwasowe (zwane grupami
katalitycznymi), które biorą bezpośredni udział w
tworzeniu i zrywaniu wiązań,
•
miejsce aktywne utworzone jest przez łańcuchy
boczne reszt aminokwasowych pochodzących z
różnych, zazwyczaj odległych części sekwencji
aminokwasowej, np. w lizozymie, miejsce aktywne
złożone jest z reszt numerowanych jako 35, 52,
62, 63, 101 i 108 w sekwencji 129 aminokwasów.
•
w tworzeniu miejsca aktywnego uczestniczą
przede wszystkim te reszty aminokwasowe, które
w łańcuchach bocznych mają grupy mogą być
donorami lub akceptorami protonów :
•
beta-karboksylowe asparaginianu,
•
gamma karboksylowe glutaminianu,
•
e-aminowe lizyny,
•
atomy azotu w pierścieniu imidazolowym histydyny,
•
grupy OH seryny, treoniny i tyrozyny,
•
grupy SH cysteiny.
Teoria Emila Fischera z
1890r.
•
substrat pasuje do miejsca aktywnego enzymu jak
klucz do zamka,
•
sztywny model matrycowy,
•
enzym i substrat oddziaływują poprzez siły o
niewielkim zasięgu, substrat musi mieć
odpowiedni kształt, by mógł pasować do miejsca
aktywnego,
•
możliwe jest połączenie tylko odpowiedniego
enzymu z przynależnym mu substratem.
Teoria Koshlanda z 1958r.
•
substrat pasuje do miejsca aktywnego enzymu jak
ręka do rękawiczki,
•
model indukowanego (wymuszonego)
dopasowania,
•
kształt miejsc aktywnych może być znacznie
zmodyfikowany przez wiązanie substratu,
•
substrat wymusza zmianę konformacyjną miejsca
aktywnego, łącząc się z nim komplementarnie,
•
w niektórych przypadkach kształt miejsca
aktywnego pojawia się dopiero po związaniu
substratu.
