Новости химической науки > Механизм действия известного фермента пересмотрен

Результаты новых исследований говорят о том, что пример механизма ферментативной реакции, уже десятилетия переходящий из учебника в учебник должен быть пересмотрен. Причина в том, что впервые получена полная информация о строении ацетоацетатдекарбоксилазы [acetoacetate decarboxylase (AADase)], фермента, сыгравшего свою роль в истории Первой Мировой войны.

Кристаллическая структура AADase. (Рисунок из Nature 2009, 459, 393)

Фермент AADase катализирует превращение эфиров ацетоуксусной кислоты в ацетон. Это ключевой фермент бактерий, которых химик, а впоследствии президент Израиля Хаим Вейцман (Chaim Weizmann) использовал в промышленном процессе получения ацетона, необходимого для производства взрывчатых веществ в ходе Первой Мировой войны, из крахмала.

Позже Франк Вестхаймер (Frank H. Westheimer) использовал AADase, как модель для изучения эффекта микроокружения. Он показал, что стерические, электронные и прочие взаимодействия в активном центре фермента оказывают существенное влияние на работу фермента. В настоящее время эти выводы кажется трюизмом, однако в начале 1960-х годов именно эта его работы заложили основы, зарождавшейся тогда, механистической энзимологии.

Вестхаймер показал, что остаток лизина в положении 115 AADase ускоряет реакцию декарбоксилирования и образования ацетона, так как он гораздо кислее, чем лизин в обычном состоянии. Он объяснял увеличение кислотности «проксимальным эффектом положительного заряда» («proximal positive-charge effect») аммонийной группы у соседнего остатка Lys-116.

Карен Аллен (Karen N. Allen) из Университета Бостона впервые сообщает о расшифровке структуры AADase. Результаты рентгеноструктурного исследования показывают, что остаток Lys-116 отвернут от активного центра и не может оказать какое-либо существенное влияние на Lys-115. Исследователи обнаружили, что остаток, отвечающий за каталитический эффект, проявляет повышенную кислотность из-за того, что он локализован в «гидрофобном канале» («hydrophobic funnel»). Такой тип третичной структуры белков ранее не наблюдался, и Аллен предлагает ему название «складка Вестхаймера» («Westheimer fold»).

Источник: Nature 2009, 459, 393

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #кинетика и катализ, #молекулярная биология, #физическая химия