Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Карбоксипептидаза (ЕК нөмірі 3.4.16 3.4.18) - белок немесе пептидтің карбокси терминалында (С терминалында) пептидтік байланысты гидролиздейтін (бөлшейтін) протеаза ферменті. Бұл аминопептидазаларға қарама-қарсы, олар белоктардың N-орында пептидтік байланыстарды ажыратады. Адам, жануарлар, бактериялар мен өсімдіктерде әртүрлі функциялары бар бірнеше типті карбоксипептидазалар бар, олар катаболизмнен бастап ақуыздың жетілуіне дейін жетеді. Кем дегенде екі механизм қарастырылды.
A carboxypeptidase (EC number 3.4.16 3.4.18) is a protease enzyme that hydrolyzes (cleaves) a peptide bond at the carboxy terminal (C terminal) end of a protein or peptide. This is in contrast to an aminopeptidases, which cleave peptide bonds at the N terminus of proteins. Humans, animals, bacteria and plants contain several types of carboxypeptidases that have diverse functions ranging from catabolism to protein maturation. At least two mechanisms have been discussed.
Функциялар
Карбоксипептидазалар бойынша алғашқы зерттеулер азық- түлік қорытудағы A1, A2 және B панкреатикалық карбоксипептидазаларға бағытталған. Алайда, карбоксипептидазалардың көпшілігі катаболизмге қатыспайды. Оның орнына олар белоктардың жетілуіне көмектеседі, мысалы, Post translational modification. Олар сондай-ақ биологиялық процестерді реттейді, мысалы инсулин сияқты нейроэндокриндік пептидтердің биосинтезі карбоксипептидазаны қажет етеді. Карбоксипептидазалар қанның ұюында, өсу факторларын өндіруде, жараның емделуінде, ұрпақ түзуде және басқа да көптеген процестерде де қызмет етеді.
Initial studies on carboxypeptidases focused on pancreatic carboxypeptidases A1, A2, and B in the digestion of food. Most carboxypeptidases are not, however, involved in catabolism. Instead they help to mature proteins, for example Post translational modification. They also regulate biological processes, such as the biosynthesis of neuroendocrine peptides such as insulin requires a carboxypeptidase. Carboxypeptidases also function in blood clotting, growth factor production, wound healing, reproduction, and many other processes.
Механизм
Карбоксипептидазалар тізбектің С- терминалындағы бірінші амид немесе полипептид байланысында пептидтерді гидролиздейді. Карбоксипептидазалар субстраттағы суды карбонил (C=O) тобымен алмастыру арқылы әрекет етеді. Карбоксипептидаза А гидролиз реакциясының екі механистік гипотезасы бар, олар нуклеофилді су арқылы және ангидрид арқылы. Бірінші ұсынылған механизмде Glu270 нуклеофилді суды депротондау арқылы судың дамуына ықпал ету жолы артықшылыққа ие. Zn2+ ионы оң зарядталған қалдықтармен бірге байланған судың pKa шамамен 7-ге дейін төмендейді. Глю-270 осы механизмде екі түрлі рөл атқарады, өйткені ол нуклеофилдік қосылу кезінде амид карбонил тобына шабуыл жасауға мүмкіндік беретін негіз ретінде әрекет етеді. Су протоны азот тобына ауысқанда, ол тазарту кезінде қышқыл ретінде әрекет етеді. Су қосылғанға дейін амид карбонил тобындағы оттегі Zn2+-мен үйлеспейді. Zn2+ үйлестірілген суды Glu 270 депротондау нуклеофилдік қосылымда пептидтік байланыстағы амид карбонил тобына шабуылдайтын белсендірілген гидроксид нуклеофилін береді. Гидролиз кезінде пайда болатын теріс зарядталған аралық заттар Zn2+ ионы арқылы тұрақтандырылады. Карбонил тобы мен көрші аргинин, Arg 217 арасындағы өзара әрекеттесу теріс зарядталған аралық заттарды тұрақтандырады. Цинкпен байланысқан гидроксид амидпен Zn2+ ионы мен көршілес аргинин қамтамасыз еткен өтпелі күйдің электростатикалық тұрақтандыруымен әрекеттеседі. Екінші ұсынылған механизмдегі сусыздықтың қадамдары ұқсас, бірақ Glu270 карбонил тобына тікелей шабуыл жасайды, содан кейін Glu270 Zn2+ байланған амидпен өзара әрекеттесуі сусыздықты құрайды, содан кейін оны сумен гидролиздеуге болады.
Carboxypeptidases hydrolyze peptides at the first amide or polypeptide bond on the C terminal end of the chain. Carboxypeptidases act by replacing the substrate water with a carbonyl (C=O) group. The carboxypeptidase A hydrolysis reaction has two mechanistic hypotheses, via a nucleophilic water and via an anhydride. In the first proposed mechanism, a promoted water pathway is favoured as Glu270 deprotonates the nucleophilic water. The Zn2+ ion, along with positively charged residues, decreases the pKa of the bound water to approximately 7. Glu 270 has a dual role in this mechanism as it acts as a base to allow for the attack at the amide carbonyl group during nucleophilic addition. It acts as an acid during elimination when the water proton is transferred to the leaving nitrogen group. The oxygen on the amide carbonyl group does not coordinate to the Zn2+ until the addition of the water. The deprotonation of the Zn2+ coordinated water by Glu 270 provides an activated hydroxide nucleophile which attacks the amide carbonyl group in the peptide bond in a nucleophilic addition. The negatively charged intermediates that are formed during hydrolysis are stabilized by the Zn2+ ion. The interaction between the carbonyl group and the neighbouring arginine, Arg 217, also stabilizes the negatively charged intermediates. The zinc bound hydroxide interacts with the amide with the electrostatic stabilization of the transition state provided by the Zn2+ ion and the neighbouring arginine. The second proposed mechanism via an anhydride has similar steps but there is a direct attack of Glu270 on the carbonyl group, and then the interaction of Glu270 on the Zn2+ bound amide forms an anhydride instead which can subsequently be hydrolyzed by water.
Белсенді орын механизмі бойынша
Карбоксипептидазалар, әдетте, олардың белсенді межелі механизміне байланысты бірнеше отбасылардың біріне жіктеледі. Белсенді орында металл пайдаланатын ферменттер "металл карбоксипептидазалар" деп аталады (ЕК нөмірі 3.4.17). Белсенді жерінде серин қалдықтарын пайдаланатын басқа карбоксипептидазалар "серин карбоксипептидазалары" деп аталады (ЕК нөмірі 3.4.16). Белсенді сайт цистеинін қолданатын препараттар "цистеин карбоксипептидазасы" (немесе "тиол карбоксипептидазалары") деп аталады (ЕК нөмірі 3.4.18). Бұл атаулар бөлінген амин қышқылының селективтілігін білдірмейді.
Carboxypeptidases are usually classified into one of several families based on their active site mechanism. Enzymes that use a metal in the active site are called "metallo carboxypeptidases" (EC number 3.4.17). Other carboxypeptidases that use active site serine residues are called "serine carboxypeptidases" (EC number 3.4.16). Those that use an active site cysteine are called "cysteine carboxypeptidase" (or "thiol carboxypeptidases")(EC number 3.4.18). These names do not refer to the selectivity of the amino acid that is cleaved.
Субстраттың артықшылығы бойынша
Карбоксипептидазаларды жіктеудің тағы бір жүйесі олардың субстратқа деген артықшылығына байланысты. Бұл жіктеу жүйесінде ароматты немесе тармақталған көмірсутекті тізбектері бар амин қышқылдарын көбірек ұнататын карбоксипептидазалар карбоксипептидаза А (ароматты/алифатты үшін А) деп аталады. Оң зарядталған амин қышқылдарын (аргинин, лизин) ажырататын карбоксипептидазалар карбоксипептидаза В (базалық үшін В) деп аталады. N ацетил L аспартил L глютамат пептидінен С терминалды глютаматты ажырататын металлокарбоксипептидаза " глютамат карбоксипептидаза " деп аталады. Про Xaa тізбекті (Pro - пролин, Xaa - пептидтің C шетіндегі кез келген аминқышқыл) құрайтын пептидтерден C- терминал қалдықтарын бөліп шығаратын серин карбоксипептидаза " пролил карбоксипептидаза " деп аталады.
Another classification system for carboxypeptidases refers to their substrate preference. In this classification system, carboxypeptidases that have a stronger preference for those amino acids containing aromatic or branched hydrocarbon chains are called carboxypeptidase A (A for aromatic/aliphatic). Carboxypeptidases that cleave positively charged amino acids (arginine, lysine) are called carboxypeptidase B (B for basic). A metallo carboxypeptidase that cleaves a C terminal glutamate from the peptide N acetyl L aspartyl L glutamate is called "glutamate carboxypeptidase". A serine carboxypeptidase that cleaves the C terminal residue from peptides containing the sequence Pro Xaa (Pro is proline, Xaa is any amino acid on the C terminus of a peptide) is called "prolyl carboxypeptidase".
Белсенділендіру
Карбоксипептидазалардың кейбіреулері, бірақ барлығы емес, бастапқыда белсенді емес түрінде өндіріледі; бұл прекурсорлық түр прокарбоксипептидаза деп аталады. Панкреалық карбоксипептидаза А жағдайында, карбоксипептидаза А проактивті белсенді емес цимоген түрін трипсин ферменті карбоксипептидаза А белсенді түріне айналдырады. Бұл механизм прокарбоксипептидаза А өндірілетін жасушалардың өздері қорытылмауын қамтамасыз етеді.
Some, but not all, carboxypeptidases are initially produced in an inactive form; this precursor form is referred to as a procarboxypeptidase. In the case of pancreatic carboxypeptidase A, the inactive zymogen form pro carboxypeptidase A is converted to its active form carboxypeptidase A by the enzyme trypsin. This mechanism ensures that the cells wherein pro carboxypeptidase A is produced are not themselves digested.