Карбоксипептидаза ( номер EC 3.4.16–3.4.18) представляет собой фермент протеазу , гидролизующий (расщепляющий) пептидную связь на карбокси-концевом (С-концевом ) конце белка или пептида . В этом отличие от аминопептидаз , которые расщепляют пептидные связи на N-конце белков. Люди, животные, бактерии и растения содержат несколько типов карбоксипептидаз, которые выполняют разнообразные функции: от катаболизма до созревания белков. Обсуждались как минимум два механизма. [1]
Первоначальные исследования карбоксипептидаз были сосредоточены на карбоксипептидазах поджелудочной железы A1, A2 и B при переваривании пищи. Однако большинство карбоксипептидаз не участвуют в катаболизме . Вместо этого они помогают созревать белкам, например, посттрансляционная модификация . Они также регулируют биологические процессы, например, биосинтез нейроэндокринных пептидов, таких как инсулин, требует карбоксипептидазы. Карбоксипептидазы также участвуют в свертывании крови , выработке факторов роста , заживлении ран , репродукции и многих других процессах.
Карбоксипептидазы гидролизуют пептиды по первой амидной или полипептидной связи на С-концевом конце цепи. Карбоксипептидазы действуют путем замены воды в субстрате карбонильной (C=O) группой. Реакция гидролиза карбоксипептидазы А имеет две механистические гипотезы: через нуклеофильную воду и через ангидрид.
В первом предложенном механизме предпочтительным является путь промотированной воды, поскольку Glu270 депротонирует нуклеофильную воду. Ион Zn 2+ 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, обеспечивающее атаку амидной карбонильной группы во время нуклеофильной реакции. добавление. Он действует как кислота во время элиминирования, когда протон воды передается уходящей группе азота. Кислород амидной карбонильной группы не координируется с Zn 2+ до добавления воды. Депротонирование координированной Zn 2+ воды с помощью Glu 270 приводит к образованию активированного гидроксидного нуклеофила, который атакует амидную карбонильную группу в пептидной связи при нуклеофильном присоединении. Отрицательно заряженные интермедиаты, образующиеся при гидролизе, стабилизируются ионом Zn 2+ . Взаимодействие карбонильной группы с соседним аргинином Arg 217 также стабилизирует отрицательно заряженные интермедиаты. Цинк-связанный гидроксид взаимодействует с амидом при электростатической стабилизации переходного состояния, обеспечиваемой ионом Zn 2+ и соседним аргинином.
Второй предложенный механизм через ангидрид имеет аналогичные стадии, но происходит прямая атака Glu270 на карбонильную группу, а затем взаимодействие Glu270 с Zn 2+ -связанным амидом вместо этого образует ангидрид, который впоследствии может быть гидролизован водой.
Карбоксипептидазы обычно подразделяют на одно из нескольких семейств в зависимости от механизма их активного центра.
Эти названия не относятся к селективности расщепляемой аминокислоты.
Другая система классификации карбоксипептидаз относится к предпочтению их субстратов.
Металлокарбоксипептидаза, которая отщепляет С-концевой глутамат от пептида N-ацетил-L-аспартил-L-глутамата, называется « глутаматкарбоксипептидазой ».
Серинкарбоксипептидаза, которая отщепляет С-концевой остаток пептидов, содержащих последовательность -Pro-Xaa (Pro — пролин, Xaa — любая аминокислота на C-конце пептида), называется « пролилкарбоксипептидазой ».
Некоторые, но не все, карбоксипептидазы изначально производятся в неактивной форме; эта форма-предшественник называется прокарбоксипептидазой. В случае панкреатической карбоксипептидазы А неактивная форма фермента — прокарбоксипептидаза А — превращается в активную форму — карбоксипептидазу А — под действием фермента трипсина . Этот механизм гарантирует, что клетки, в которых вырабатывается прокарбоксипептидаза А, сами не перевариваются.