Введение

Карбоксипептидаза (EC номер 3.4.16 3.4.18) - это фермент протеазы, который гидролизует (разделяет) пептидную связь на карбокситерминальном (C-терминальном) конце белка или пептида. Это в отличие от аминопептидаз, которые расщепляют пептидные связи на N-конце белков. Люди, животные, бактерии и растения содержат несколько типов карбоксипептидаз, которые имеют различные функции, начиная от катаболизма и заканчивая созреванием белка. Обсуждались по меньшей мере два механизма.

Функции

Первоначальные исследования карбоксипептидаз были сосредоточены на карбоксипептидазах A1, A2 и B поджелудочной железы при переваривании пищи. Большинство карбоксипептидаз, однако, не участвуют в катаболизме. Вместо этого они помогают созревать белкам, например, посттрансляционной модификации. Они также регулируют биологические процессы, такие как биосинтез нейроэндокринных пептидов, таких как инсулин, требует карбоксипептидазы. Карбоксипептидазы также играют роль в свертывании крови, производстве фактора роста, заживлении ран, размножении и многих других процессах.

Механизм

Карбоксипептидазы гидролизуют пептиды на первой амидной или полипептидной связи на кончике цепи C. Карбоксипептидазы действуют путем замены субстратной воды карбонильной (C=O) группой. Гидролизная реакция карбоксипептидазы А имеет две механистические гипотезы, через нуклеофильную воду и через ангидрид. В первом предлагаемом механизме предпочтительно использовать способствованный водный путь, поскольку Glu270 депротонирует нуклеофильную воду. Ион Zn2+, вместе с положительно заряженными остатками, снижает pKa связанной воды примерно до 7. Glu 270 играет двойную роль в этом механизме, поскольку он действует как основание, позволяющее атаковать амидную карбонильную группу во время нуклеофильного присоединения. Он действует как кислота во время выведения, когда протоны воды переносятся на исходящую азотную группу. Кислород на амидной карбонильной группе не координируется с Zn2+ до добавления воды. Депротонирование координированной воды Zn2+ Glu 270 обеспечивает активированный гидроксид нуклеофила, который атакует амид карбонильную группу в пептидной связи в нуклеофильной добавке. Отрицательно заряженные промежуточные вещества, образующиеся во время гидролиза, стабилизируются ионом Zn2+. Взаимодействие между карбонильной группой и соседним аргинином, Arg 217, также стабилизирует отрицательно заряженные промежуточные вещества. Связанный цинком гидроксид взаимодействует с амидом при электростатической стабилизации переходного состояния, обеспечиваемой ионом Zn2+ и соседним аргинином. Второй предлагаемый механизм через ангидрид имеет аналогичные шаги, но происходит прямое нападение Glu270 на карбонильную группу, а затем взаимодействие Glu270 с связанным Zn2+ амидом образует вместо него ангидрид, который впоследствии может быть гидролизован водой.

По механизму активного места

Карбоксипептидазы обычно классифицируются в одну из нескольких семейств на основе их механизма активного места. Ферменты, использующие металл в активном месте, называются "металлокарбоксипептидазами" (No 3.4.17). Другие карбоксипептидазы, использующие остатки серина в активном месте, называются "серриновыми карбоксипептидазами" (No 3.4.16). Те, которые используют цистеин активного места, называются "цистеин-карбоксипептидаза" (или "тиол-карбоксипептидазы") (ЕК No 3.4.18). Эти названия не относятся к селективности аминокислоты, которая расщепляется.

По предпочтению субстрата

Другая система классификации карбоксипептидаз относится к их предпочтению субстрата. В этой системе классификации карбоксипептидазы, которые имеют более сильное предпочтение для тех аминокислот, содержащих ароматические или разветвленные углеводородные цепи, называются карбоксипептидаза А (А для ароматических / алифатических). Карбоксипептидазы, которые расщепляют положительно заряженные аминокислоты (аргинин, лизин), называются карбоксипептидаза B (B - основной). Металлокарбоксипептидаза, которая расщепляет C-терминал глутамата из пептида N ацетил-L аспартил-L глутамата, называется "глутамат-карбоксипептидазой". Серин карбоксипептидаза, которая расщепляет остаток C-терминала из пептидов, содержащих последовательность Pro Xaa (Pro - это пролин, Xaa - любая аминокислота на C-терминале пептида), называется "пролил-карбоксипептидазой".

Активация

Некоторые, но не все карбоксипептидазы, изначально вырабатываются в неактивной форме; эта прекурсорная форма называется прокарбоксипептидазой. В случае панкреатической карбоксипептидазы А, неактивная форма цимогена прокарбоксипептидазы А преобразуется в активную форму карбоксипептидазы А ферментом трипсин. Этот механизм гарантирует, что клетки, в которых вырабатывается прокарбоксипептидаза А, сами не перевариваются.