生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制 PPT课件.ppt

文档介绍：蛋白水解酶分为
丝氨酸蛋白酶:
酶的活性中心有丝氨酸残基,如胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、弹性蛋白酶
含硫的蛋白酶:
活性中心有半胱氨酸,如木瓜蛋白酶
含羧基的蛋白水解酶:
如胃蛋白酶
丝氨酸蛋白酶水解机制
酶活化中心的必需基团
用化学标记法获得了胰凝乳蛋白酶中具有催化活性的必须基团Ser, His, Asp
活性Ser
DIFP(二异丙基磷酰氟)与胰凝乳蛋白酶的Ser-195羟基作用,反应结果导致酶失活。而其他非活性中心的Ser残基不发生上述反应。应用这一方法可以确定胰凝乳蛋白酶中Ser-195是酶活性中心的必需氨基酸残基。
DIFP能使乙酰胆碱酯酶(一种丝氨酸蛋白水解酶)失活。乙酰胆碱酯酶的作用是使乙酰胆碱水解成乙酸和胆碱。
乙酰胆碱是一种神经传导物质,本身具有很高的毒性,完成传递任务后必须立即被水解成无毒的乙酸和胆碱。DIFP的存在,使乙酰胆碱酯酶不可逆失活,导致乙酰胆碱在生物体内累积,引起中毒死亡。
具有类似DIFB的化合物还包括一些著名的有机磷杀虫剂,如对硫磷、马来硫磷(结构式书p112)
丝氨酸蛋白酶的空间结构
牛的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、猪的弹性蛋白酶结构相似,40%相同
由240个氨基酸残基组成
活性中心的必需氨基酸相同(Ser, His, Asp)。
丝氨酸蛋白水解酶催化作用机制
(1)胰凝乳蛋白酶活性中心的结构特性
Ser-195, His-57,Asp-102空间排列位置有利于通过氢键形成一个具有高度催化活性的区域-“催化三元区”
(书p113,)
“催化三元区”
反应的第一步:
酶中“催化三元区”的Ser-195羟基对底物肽键的酰基亲核进攻,形成一个包括Ser-195的羟基、底物酰基、氨基在内的共价四面体中间体。
(2)亲核共价催化作用:  分三步反应
反应的第二步:
四面体的中间物分解形成另一个中间物,并伴随C-N键的断裂。肽键断裂后,R1NH2从酶中离去,其位置被水溶液中的水分子取代。
反应的第三步:
酰基-酶中间体的解离,His作为广义酸起催化作用
胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、弹性蛋白酶的结构与它们的水解选择性
胰凝乳蛋白酶结合部位含有一个Ser残基,可以与侧链为芳香基团氨基酸残基结合
胰蛋白酶的结合部位由一个带负电荷的Asp代替了Ser,只能与带有正电荷的氨基酸残基(如赖氨酸, 精氨酸)结合。
弹性蛋白酶的结合部位入口处有两个较大的Val(缬氨酸)和Thr(苏氨酸),只能让侧链体积小的氨基酸残基(如甘氨酸,丙氨酸) 等进入。
书p63