Карбоксипептидаза ( номер EC 3.4.16 - 3.4.18) - это фермент протеаза , который гидролизует (расщепляет) пептидную связь на карбокси-конце (C-конце) белка или пептида . Это отличается от аминопептидаз , которые расщепляют пептидные связи на N-конце белков. Люди, животные, бактерии и растения содержат несколько типов карбоксипептидаз, которые выполняют различные функции, начиная от катаболизма и заканчивая созреванием белка. Было обсуждено по крайней мере два механизма. [1]
Первоначальные исследования карбоксипептидаз были сосредоточены на панкреатических карбоксипептидазах A1, A2 и B в переваривании пищи. Однако большинство карбоксипептидаз не участвуют в катаболизме . Вместо этого они помогают созревать белкам, например, в посттрансляционной модификации . Они также регулируют биологические процессы, такие как биосинтез нейроэндокринных пептидов, таких как инсулин, требующий карбоксипептидазы. Карбоксипептидазы также участвуют в свертывании крови , производстве факторов роста , заживлении ран , воспроизводстве и многих других процессах.
Карбоксипептидазы гидролизуют пептиды по первой амидной или полипептидной связи на С-конце цепи. Карбоксипептидазы действуют, заменяя субстратную воду карбонильной (C=O) группой. Реакция гидролиза карбоксипептидазы A имеет две механистические гипотезы: через нуклеофильную воду и через ангидрид.
В первом предложенном механизме благоприятен путь с промотированной водой, поскольку Glu270 депротонирует нуклеофильную воду. Ион Zn2 + вместе с положительно заряженными остатками снижает pKa связанной воды примерно до 7. Glu270 играет двойную роль в этом механизме, поскольку он действует как основание, допускающее атаку на амидную карбонильную группу во время нуклеофильного присоединения. Он действует как кислота во время элиминирования, когда протон воды переносится на уходящую азотную группу. Кислород на амидной карбонильной группе не координируется с Zn2 + до добавления воды. Депротонирование координированной воды Zn2 + Glu270 дает активированный гидроксидный нуклеофил, который атакует амидную карбонильную группу в пептидной связи в нуклеофильном присоединеии. Отрицательно заряженные промежуточные продукты, которые образуются во время гидролиза, стабилизируются ионом Zn2 + . Взаимодействие между карбонильной группой и соседним аргинином, Arg 217, также стабилизирует отрицательно заряженные промежуточные продукты. Связанный с цинком гидроксид взаимодействует с амидом с электростатической стабилизацией переходного состояния, обеспечиваемой ионом Zn 2+ и соседним аргинином.
Второй предложенный механизм через ангидрид имеет схожие этапы, но здесь происходит прямая атака Glu270 на карбонильную группу, а затем взаимодействие Glu270 с амидом, связанным с Zn2 +, образует ангидрид, который впоследствии может гидролизоваться водой.
Карбоксипептидазы обычно классифицируют по одному из нескольких семейств в зависимости от механизма их активного центра.
Эти названия не относятся к селективности расщепляемой аминокислоты.
Другая система классификации карбоксипептидаз основана на их предпочтении к субстрату.
Металлокарбоксипептидаза, которая отщепляет С-концевой глутамат от пептида N -ацетил- L -аспартил- L -глутамата, называется « глутаматкарбоксипептидазой ».
Сериновая карбоксипептидаза, которая отщепляет С-концевой остаток от пептидов, содержащих последовательность -Pro-Xaa (Pro - пролин, Xaa - любая аминокислота на С-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 зимогена - прокарбоксипептидаза А - преобразуется в активную форму - карбоксипептидазу А - ферментом трипсином . Этот механизм гарантирует, что клетки, в которых производится прокарбоксипептидаза А, сами не перевариваются.