stringtranslate.com

Каталитическая триада

Фермент протеаза TEV [a] содержит пример каталитической триады остатков (красный) в своем активном центре . Триада состоит из аспартата ( кислоты ), гистидина ( основания ) и цистеина ( нуклеофила ). Субстрат (черный) связан сайтом связывания , чтобы ориентировать его рядом с триадой. ( PDB : 1LVM ​)

Каталитическая триада — это набор трех координированных аминокислот , которые можно найти в активном центре некоторых ферментов . [1] [2] Каталитические триады чаще всего встречаются в ферментах гидролаз и трансфераз (например, протеазы , амидазы , эстеразы , ацилазы , липазы и β-лактамазы ). Триада кислотно - основного - нуклеофила является распространенным мотивом образования нуклеофильного остатка для ковалентного катализа . Остатки образуют сеть реле заряда для поляризации и активации нуклеофила, который атакует субстрат , образуя ковалентный промежуточный продукт , который затем гидролизуется с высвобождением продукта и регенерацией свободного фермента. Нуклеофилом чаще всего является аминокислота серин или цистеин , но иногда треонин или даже селеноцистеин . Трехмерная структура фермента объединяет остатки триады в точной ориентации, даже если они могут находиться далеко друг от друга в последовательности ( первичная структура ). [3]

Помимо дивергентной эволюции функций (и даже нуклеофила триады), каталитические триады демонстрируют одни из лучших примеров конвергентной эволюции . Химические ограничения на катализ привели к тому, что один и тот же каталитический раствор независимо эволюционировал как минимум в 23 отдельных суперсемейства . [2] Их механизм действия , следовательно, является одним из наиболее изученных в биохимии . [4] [5]

История

Ферменты трипсин и химотрипсин были впервые очищены в 1930-х годах. [6] Серин в трипсине и химотрипсине был идентифицирован как каталитический нуклеофил (путем модификации диизопропилфторфосфатом ) в 1950-х годах. [7] Структура химотрипсина была расшифрована с помощью рентгеновской кристаллографии в 1960-х годах, что показало ориентацию каталитической триады в активном центре. [8] Другие протеазы были секвенированы и выровнены, чтобы выявить семейство родственных протеаз, [9] [10] [11] которое теперь называется семейством S1. Одновременно в структурах эволюционно неродственных протеаз папаина и субтилизина обнаружено наличие аналогичных триад. Механизм «зарядово-реле» активации нуклеофила другими членами триады был предложен в конце 1960-х годов. [12] Поскольку в 1970-х и 80-х годах с помощью рентгеновской кристаллографии было решено больше протеазных структур , были обнаружены гомологичные (такие как протеаза TEV ) и аналогичные (такие как папаин) триады. [13] [14] [15] Система классификации MEROPS в 1990-х и 2000-х годах начала классифицировать протеазы в структурно родственные суперсемейства ферментов и, таким образом, действует как база данных конвергентной эволюции триад в более чем 20 суперсемействах. [16] [17] В 2010-х годах появилось понимание того, как химические ограничения эволюции привели к сближению стольких семейств ферментов с одной и той же триадной геометрией . [2]

С момента их первоначального открытия проводятся все более детальные исследования их точного каталитического механизма. Особые споры в 1990-х и 2000-х годах вызывали вопрос о том, способствует ли низкобарьерная водородная связь катализу [18] [19] [20] или же обычной водородной связи достаточно для объяснения механизма. [21] [22] Массивная работа по ковалентному катализу с реле заряда, используемому каталитическими триадами, привела к тому, что этот механизм лучше всего охарактеризован во всей биохимии. [4] [5] [21]

Функция

Ферменты, содержащие каталитическую триаду, используют ее для одного из двух типов реакций: либо для расщепления субстрата ( гидролазы ), либо для переноса одной части субстрата на второй субстрат ( трансферазы ). Триады представляют собой взаимозависимый набор остатков в активном центре фермента, которые действуют совместно с другими остатками (например, сайтом связывания и оксианионной дыркой ) для достижения нуклеофильного катализа . Эти остатки триады действуют вместе, придавая нуклеофильному члену высокую реакционную способность , образуя ковалентное промежуточное соединение с субстратом, которое затем расщепляется для завершения катализа. [ нужна цитата ]

Механизм

Каталитические триады осуществляют ковалентный катализ, используя остаток в качестве нуклеофила. Реакционная способность нуклеофильного остатка увеличивается за счет функциональных групп других членов триады. Нуклеофил поляризуется и ориентируется основанием, которое само связывается и стабилизируется кислотой. [ нужна цитата ]

Катализ проводится в две стадии. Во-первых, активированный нуклеофил атакует карбонильный углерод и заставляет карбонильный кислород принять электронную пару, что приводит к образованию тетраэдрического промежуточного соединения . Накопление отрицательного заряда на этом промежуточном продукте обычно стабилизируется оксианионной дыркой внутри активного центра. Затем промежуточное соединение распадается обратно на карбонил, выбрасывая первую половину субстрата, но оставляя вторую половину все еще ковалентно связанной с ферментом в виде промежуточного ацил-фермента . Хотя общий кислотный катализ распада первого и второго тетраэдрических промежуточных продуктов может происходить по пути, показанному на диаграмме, доказательства, подтверждающие этот механизм с помощью химотрипсина [23], были опровергнуты. [24]

Вторая стадия катализа - это разделение промежуточного ацил-фермента путем атаки второго субстрата. Если этим субстратом является вода, то результатом является гидролиз; если это органическая молекула, то результатом является перенос этой молекулы на первый субстрат. Атака этого второго субстрата образует новый тетраэдрический промежуточный продукт, который распадается путем выброса нуклеофила фермента, высвобождения второго продукта и регенерации свободного фермента. [25]

Общий механизм реакции , катализируемой каталитической триадой (черный): нуклеофильное замещение карбонильного субстрата (красный) вторым субстратом (синий). Во-первых, нуклеофил фермента (X) атакует карбонил с образованием ковалентно связанного промежуточного продукта ацил-фермент. Затем этот промежуточный продукт подвергается атаке нуклеофила второго субстрата (X'). Если вторым нуклеофилом является гидроксил воды, результатом является гидролиз, в противном случае результатом является перенос группы X'.

Личности членов триады

Каталитическая триада системы реле заряда, обычно встречающаяся в протеазах. Кислотный остаток (обычно глутамат или аспартат ) выравнивает и поляризует основание (обычно гистидин ), которое активирует нуклеофил (часто серин или цистеин, иногда треонин ). Триада снижает p K a нуклеофильного остатка, который затем атакует субстрат. Оксианионная дырка положительно заряженных обычно амидов основной цепи (иногда боковых цепей) стабилизирует накопление заряда в переходном состоянии субстрата .

Нуклеофил

Боковая цепь нуклеофильного остатка осуществляет ковалентный катализ субстрата . Неподеленная пара электронов, присутствующая на кислороде или сере, атакует электроположительный карбонильный углерод. [3] 20 встречающихся в природе биологических аминокислот не содержат достаточно нуклеофильных функциональных групп для многих сложных каталитических реакций . Встраивание нуклеофила в триаду увеличивает его реакционную способность для эффективного катализа. Наиболее часто используемыми нуклеофилами являются гидроксил (OH) серина и тиол /тиолат-ион (SH/S- ) цистеина. [2] Альтернативно, треониновые протеазы используют вторичный гидроксил треонина, однако из-за стерических затруднений дополнительной метильной группы боковой цепи такие протеазы используют в качестве основания свой N- концевой амид, а не отдельную аминокислоту. [1] [26]

Использование кислорода или серы в качестве нуклеофильного атома вызывает незначительные различия в катализе. По сравнению с кислородом дополнительная d -орбиталь серы делает ее крупнее (на 0,4 Å) [27] и мягче, позволяет образовывать более длинные связи (d C-X и d X-H в 1,3 раза) и придает ей более низкое значение p K a (на 5 единиц). [28] Таким образом, серин в большей степени, чем цистеин, зависит от оптимальной ориентации членов кислотно-основной триады для снижения его p K a [28] для достижения согласованного депротонирования с катализом. [2] Низкое значение pKa цистеина отрицательно влияет на расщепление первого тетраэдрического промежуточного соединения , поскольку непродуктивное обращение исходной нуклеофильной атаки является более благоприятным продуктом распада. [2] Таким образом, триадное основание предпочтительно ориентировано на протонирование амида уходящей группы, чтобы гарантировать его выброс, оставляя серу фермента ковалентно связанную с N-концом субстрата. Наконец, расщепление ацил-фермента (для высвобождения С-конца субстрата) требует повторного протонирования серина, тогда как цистеин может уйти в виде S - . Стерически сера цистеина также образует более длинные связи и имеет более объемный радиус Ван-дер-Ваальса [2] и в случае мутации в серин может захватываться в непродуктивных ориентациях активного центра. [27]

Очень редко в качестве нуклеофила используется атом селена редкой аминокислоты селеноцистеина . [29] Депротонированное состояние Se - является наиболее предпочтительным в каталитической триаде. [29]

База

Поскольку ни одна из природных аминокислот не является сильно нуклеофильной, основание в каталитической триаде поляризует и депротонирует нуклеофил, увеличивая его реакционную способность. [3] Кроме того, он протонирует первый продукт , помогая покинуть группу. [ нужна цитата ]

Основанием чаще всего является гистидин, поскольку его p K a обеспечивает эффективный катализ основания, образование водородной связи с кислотным остатком и депротонирование нуклеофильного остатка. [1] β-лактамазы , такие как TEM-1, используют в качестве основания остаток лизина . Поскольку p K a лизина настолько высок (p K a = 11), глутамат и несколько других остатков действуют как кислота, стабилизируя его депротонированное состояние во время каталитического цикла. [30] [31] Треониновые протеазы используют свой N -концевой амид в качестве основания, поскольку стерическое скучивание метилом каталитического треонина не позволяет другим остаткам сблизиться достаточно близко. [32] [33]

Кислота

Кислотный член триады образует водородную связь с основным остатком. Это выравнивает основной остаток, ограничивая вращение его боковой цепи, и поляризует его, стабилизируя его положительный заряд. [3] Две аминокислоты имеют кислые боковые цепи при физиологическом pH (аспартат или глутамат), поэтому они наиболее часто используются для этой триады. [3] Протеаза цитомегаловируса [b] использует пару гистидинов: один в качестве основания, как обычно, а другой в качестве кислоты. [1] Второй гистидин не является такой эффективной кислотой, как более распространенный аспартат или глутамат, что приводит к более низкой каталитической эффективности. В некоторых ферментах кислотный член триады менее необходим, а некоторые действуют только как диада. Например, папаин [c] использует аспарагин в качестве третьего члена триады, который ориентирует гистидиновое основание, но не действует как кислота. Аналогично, протеаза вируса гепатита А [d] содержит упорядоченную воду в том положении, где должен находиться кислотный остаток. [ нужна цитата ]

Примеры триад

Ряд аминокислотных остатков, используемых в разных комбинациях в разных ферментах, образующих каталитическую триаду гидролиза. Слева — члены триады нуклеофила, основания и кислоты. Справа показаны различные подложки с расщепленной связью, обозначенной ножницами. В бета-лактамах могут быть расщеплены две разные связи (1 пенициллин ацилазой и 2 бета-лактамазой ).

Сер-Хис-Асп

Мотив серин-гистидин-аспартат является одним из наиболее тщательно изученных каталитических мотивов в биохимии. [3] Примером триады является химотрипсин , [e] модельная сериновая протеаза из суперсемейства PA , которая использует свою триаду для гидролиза белковых остовов. Аспартат образует водородную связь с гистидином, увеличивая p K a его имидазольного азота с 7 до примерно 12. Это позволяет гистидину действовать как мощное общее основание и активировать сериновый нуклеофил. Он также имеет оксианионную дырку , состоящую из нескольких амидов основной цепи, которая стабилизирует накопление заряда на промежуточных соединениях. Гистидиновое основание помогает первой уходящей группе, отдавая протон, а также активирует гидролитический водный субстрат, отрывая протон, поскольку оставшийся OH - атакует промежуточное соединение ацил-фермента. [ нужна цитата ]

Та же триада также конвергентно развилась в α/β-гидролазах, таких как некоторые липазы и эстеразы , однако ориентация членов триады обратная. [34] [35] Кроме того, было обнаружено, что ацетилгидролаза мозга (которая имеет ту же структуру, что и небольшой G-белок ) имеет эту триаду. Эквивалентная триада Ser-His- Glu используется в ацетилхолинэстеразе . [ нужна цитата ]

Цис-Хис-Асп

Вторая наиболее изученная триада — это мотив цистеин-гистидин-аспартат. [2] Несколько семейств цистеиновых протеаз используют этот набор триад, например протеаза TEV [a] и папаин . [c] Триада действует аналогично триадам сериновых протеаз, с некоторыми заметными различиями. Из-за низкого значения pKa цистеина важность Asp для катализа варьируется, и некоторые цистеиновые протеазы фактически представляют собой диады Cys-His (например, протеаза вируса гепатита А ), тогда как в других цистеин уже депротонирован до начала катализа (например, папаин). [36] Эта триада также используется некоторыми амидазами, такими как N- гликаназы, для гидролиза непептидных связей CN. [37]

Сер-Его-Его

Триада протеазы цитомегаловируса [b] использует гистидин как в качестве кислотного, так и в качестве основного члена триады. Удаление кислого гистидина приводит только к 10-кратной потере активности (по сравнению с более чем 10 000-кратной потерей активности при удалении аспартата из химотрипсина). Эта триада была интерпретирована как возможный способ создания менее активного фермента для контроля скорости расщепления. [26]

Сер-Глю-Асп

Необычная триада обнаружена у седолизиновых протеаз. [f] Низкое значение p K a карбоксилатной группы глутамата означает, что она действует как основание в триаде только при очень низком pH. Предполагается, что эта триада представляет собой адаптацию к конкретным средам, таким как кислые горячие источники (например, кумамолизин) или клеточная лизосома (например, трипептидилпептидаза ). [26]

Цис-Хис-Сер

Эндотелиальная протеаза вазогибин [g] использует цистеин в качестве нуклеофила, а серин — для координации гистидинового основания . [38] [39] Несмотря на то, что серин является плохой кислотой, он по-прежнему эффективен в ориентации гистидина в каталитической триаде. [38] Некоторые гомологи альтернативно содержат треонин вместо серина в кислотном месте. [38]

Thr-Nter, Ser-Nter и Cys-Nter

Треониновые протеазы, такие как субъединица протеасомной протеазы [h] и орнитинацилтрансферазы [i], используют вторичный гидроксил треонина аналогично использованию первичного гидроксила серина . [32] [33] Однако из-за стерического взаимодействия дополнительной метильной группы треонина основным членом триады является N -концевой амид, который поляризует упорядоченную воду, которая, в свою очередь, депротонирует каталитический гидроксил, увеличивая его содержание. реактивность. [1] [26] Точно так же существуют эквивалентные конфигурации «только серин» и «только цистеин», такие как пенициллинацилаза G [j] и пенициллинацилаза V [k] , которые эволюционно родственны протеасомным протеазам. Опять же, в качестве основания они используют N -концевой амид. [26]

Серцис Сер- Лис

Эта необычная триада встречается только в одном суперсемействе амидаз. В этом случае лизин поляризует средний серин. [40] Средний серин затем образует две сильные водородные связи с нуклеофильным серином, чтобы активировать его (одну с гидроксилом боковой цепи, а другую с амидом основной цепи). Средний серин удерживается в необычной цис- ориентации, чтобы облегчить точные контакты с двумя другими остатками триады. Триада необычна еще и тем, что лизин и цис -серин действуют как основание при активации каталитического серина, но один и тот же лизин также выполняет роль кислотного члена, а также обеспечивает ключевые структурные контакты. [40] [41]

Сек-Хис-Глю

Редкая, но встречающаяся в природе аминокислота селеноцистеин (Sec) также может присутствовать в качестве нуклеофила в некоторых каталитических триадах. [29] Селеноцистеин похож на цистеин, но содержит атом селена вместо серы. Примером может служить активный центр тиоредоксинредуктазы , которая использует селен для восстановления дисульфида в тиоредоксине. [29]

Инженерные триады

Помимо встречающихся в природе типов каталитических триад, белковая инженерия использовалась для создания вариантов ферментов с ненативными аминокислотами или полностью синтетическими аминокислотами. [42] Каталитические триады также были вставлены в некаталитические белки или имитаторы белков. [ нужна цитата ]

В субтилизине (сериновая протеаза) кислородный нуклеофил заменен серой, [43] [44] селеном , [45] или теллуром . [46] Цистеин и селеноцистеин были вставлены путем мутагенеза , тогда как неприродная аминокислота, теллуроцистеин , была вставлена ​​с использованием ауксотрофных клеток, питавшихся синтетическим теллуроцистеином. Все эти элементы находятся в 16-м столбце таблицы Менделеева ( халькогены ), поэтому имеют схожие свойства. [47] [48] В каждом случае замена нуклеофила снижала протеазную активность фермента, но увеличивала разную активность. Серный нуклеофил улучшал активность ферментов трансферазы (иногда называемой субтилигазой). Нуклеофилы селена и теллура превратили фермент в оксидоредуктазу . [45] [46] Когда нуклеофил протеазы TEV превращался из цистеина в серин, активность его протеазы сильно снижалась, но могла быть восстановлена ​​путем направленной эволюции . [49]

Некаталитические белки использовались в качестве каркасов, в которые были вставлены каталитические триады, которые затем были улучшены в результате направленной эволюции. Триада Ser-His-Asp была встроена в антитело [50] , а также в ряд других белков. [51] Точно так же имитаторы каталитической триады были созданы в небольших органических молекулах, таких как диарилдиселенид, [52] [53] и показаны на более крупных полимерах, таких как смолы Меррифилда , [54] и самоорганизующихся коротких пептидных наноструктурах. [55]

Дивергентная эволюция

Сложность сети активных центров приводит к тому, что остатки, участвующие в катализе (и остатки, контактирующие с ними), оказываются высоко эволюционно консервативными . [56] Однако существуют примеры расходящейся эволюции каталитических триад, как в катализируемой реакции, так и в остатках, используемых в катализе. Триада остается ядром активного центра, но эволюционно адаптирована для выполнения различных функций. [57] [58] Некоторые белки, называемые псевдоферментами , имеют некаталитические функции (например, регуляция путем ингибирующего связывания) и имеют накопленные мутации, которые инактивируют их каталитическую триаду. [59]

Изменения реакции

Каталитические триады осуществляют ковалентный катализ через промежуточный ацил-фермент. Если это промежуточное соединение растворяется водой, результатом является гидролиз субстрата. Однако если промежуточное соединение расщепляется в результате атаки второго субстрата, то фермент действует как трансфераза . Например, атака ацильной группы приводит к реакции ацилтрансферазы . Несколько семейств ферментов трансфераз произошли от гидролаз путем адаптации к исключению воды и благоприятствованию атаке второго субстрата. [60] У разных членов суперсемейства α/β-гидролаз триада Ser-His-Asp настроена с помощью окружающих остатков на выполнение по меньшей мере 17 различных реакций. [35] [61] Некоторые из этих реакций также достигаются с помощью механизмов, которые изменяют образование или расщепление промежуточного ацил-фермента или которые не протекают через промежуточное соединение ацил-фермента. [35]

Кроме того, был разработан альтернативный механизм трансферазы с помощью амидофосфорибозилтрансферазы , которая имеет два активных центра. [l] В первом активном центре цистеиновая триада гидролизует субстрат глютамина с высвобождением свободного аммиака. Затем аммиак диффундирует через внутренний туннель фермента ко второму активному центру, где переносится на второй субстрат. [62] [63]

Нуклеофильные изменения

Дивергентная эволюция протеаз клана PA с использованием разных нуклеофилов в их каталитической триаде. Показаны сериновая триада химотрипсина [e] и цистеиновая триада протеазы TEV. [а] ( PDB : 1LVM, 1GG6 ​)

Дивергентная эволюция остатков активных центров происходит медленно из-за сильных химических ограничений. Тем не менее, некоторые суперсемейства протеаз эволюционировали от одного нуклеофила к другому. Об этом можно сделать вывод, когда суперсемейство (с одной и той же складкой ) содержит семейства , использующие разные нуклеофилы. [49] Такие переключения нуклеофила происходили несколько раз в истории эволюции, однако механизмы, с помощью которых это происходит, до сих пор неясны. [17] [49]

Внутри суперсемейств протеаз, которые содержат смесь нуклеофилов (например, клан PA ), семейства обозначаются их каталитическим нуклеофилом (C = цистеиновые протеазы, S = сериновые протеазы).

Псевдоферменты

Еще одним подклассом вариантов каталитической триады являются псевдоферменты , которые имеют триадные мутации, которые делают их каталитически неактивными, но способными функционировать как связывающие или структурные белки. [65] [66] Например, гепарин -связывающий белок азуроцидин является членом клана PA, но с глицином вместо нуклеофила и серином вместо гистидина. [67] Аналогично, RHBDF1 является гомологом ромбовидных протеаз семейства S54 с аланином вместо нуклеофильного серина. [68] [69] В некоторых случаях псевдоферменты могут все еще иметь неповрежденную каталитическую триаду, но мутации в остальной части белка удаляют каталитическую активность. Клан CA содержит каталитически неактивных членов с мутированными триадами ( в кальпамодулин вместо цистеинового нуклеофила имеется лизин) и с интактными триадами, но инактивирующими мутациями в другом месте (тестин крысы сохраняет триаду Cys-His-Asn). [70]

Конвергентная эволюция

Энзимология протеаз представляет собой некоторые из наиболее ярких известных примеров конвергентной эволюции . Такое же геометрическое расположение остатков триад встречается более чем в 20 отдельных суперсемействах ферментов . Каждое из этих суперсемейств является результатом конвергентной эволюции одной и той же триадной структуры внутри разных структурных складок . Это связано с тем, что существуют ограниченные продуктивные способы организации трех остатков триады: основной цепи фермента и субстрата. Эти примеры отражают внутренние химические и физические ограничения ферментов, приводящие к тому, что эволюция неоднократно и независимо сходится к эквивалентным решениям. [1] [2]

Цистеин и серингидролазы

К той же триадной геометрии пришли сериновые протеазы, такие как суперсемейства химотрипсина [e] и субтилизина . Аналогичная конвергентная эволюция произошла с цистеиновыми протеазами, такими как вирусная протеаза C3 и суперсемейства папаина [c] . Эти триады сошлись почти в одном и том же расположении из-за механистического сходства в механизмах протеолиза цистеина и серина. [2]

Семейства цистеиновых протеаз

Семейства сериновых протеаз

Треониновые протеазы

Треониновые протеазы используют аминокислоту треонин в качестве каталитического нуклеофила. В отличие от цистеина и серина, треонин является вторичным гидроксилом (т.е. имеет метильную группу). Эта метильная группа значительно ограничивает возможные ориентации триады и субстрата, поскольку метил сталкивается либо с основной цепью фермента, либо с гистидиновым основанием. [2] Когда нуклеофил сериновой протеазы был мутирован в треонин, метил занимал смесь положений, большинство из которых предотвращали связывание субстрата. [71] Следовательно, каталитический остаток треониновой протеазы расположен на ее N -конце. [2]

Известно , что два эволюционно независимых суперсемейства ферментов с разными укладками белков используют N -концевой остаток в качестве нуклеофила: суперсемейство PB (протеасомы, использующие складку Ntn) [32] и суперсемейство PE ( ацетилтрансферазы , использующие складку DOM) [33]. Структура активного центра в совершенно разных белковых складках указывает на то, что активный центр эволюционировал в этих суперсемействах конвергентно. [2] [26]

Семейства треониновых протеаз

Смотрите также

Рекомендации

Примечания

  1. ^ abcd TEV протеаза MEROPS : клан PA, семейство C4
  2. ^ ab Цитомегаловирусная протеаза MEROPS : клан SH, семейство S21
  3. ^ abcd Папаин МЕРОПС : клан CA, семья C1
  4. ^ Протеаза вируса гепатита А MEROPS : клан PA, семейство C3
  5. ^ abc Химотрипсин MEROPS : клан PA, семейство S1
  6. ^ Седолизин-протеаза MEROPS : клан SB, семейство 53
  7. ^ Вазохибиновая протеаза MEROPS : клан CA
  8. ^ ab Протеасома MEROPS : клан PB, семейство T1
  9. ^ ab Орнитинацилтрансферазы MEROPS : клан PE, семейство T5
  10. ^ Пенициллин ацилаза G MEROPS : клан PB, семейство S45
  11. ^ Пенициллин ацилаза V MEROPS : клан PB, семейство C59
  12. ^ амидофосфорибозилтрансфераза MEROPS : клан PB, семейство C44
  13. ^ Субтилизин МЕРОПС : клан СБ, семейство S8
  14. ^ Пролилолигопептидаза MEROPS : клан SC, семейство S9.

Цитаты

  1. ^ abcdef Додсон Г., Влодавер А. (1998). «Каталитические триады и их родственники». Тенденции биохимии. наук. 23 (9): 347–52. дои : 10.1016/S0968-0004(98)01254-7. ПМИД  9787641.
  2. ^ abcdefghijklm Buller AR, Таунсенд, Калифорния (2013). «Внутренние эволюционные ограничения на структуру протеазы, ацилирование ферментов и идентичность каталитической триады». Учеб. Натл. акад. наук. США 110 (8): E653–61. Бибкод : 2013PNAS..110E.653B. дои : 10.1073/pnas.1221050110 . ПМК 3581919 . ПМИД  23382230.  
  3. ^ abcdef Страйер Л., Берг Дж.М., Тимочко Дж.Л. (2002). «9 каталитических стратегий». Биохимия (5-е изд.). Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 9780716749554.
  4. ^ аб Перуц М (1992). Структура белка. Новые подходы к болезням и терапии . Нью-Йорк: ISBN WH Freeman and Co. 9780716770213.
  5. ^ аб Нейрат Х (1994). «Протеолитические ферменты прошлое и настоящее: вторая золотая эра. Воспоминания, специальный раздел в честь Макса Перуца». Белковая наука. 3 (10): 1734–9. дои : 10.1002/pro.5560031013. ПМК 2142620 . ПМИД  7849591.  
  6. ^ Оман К.П., Хоффман А., Кейзер Х.Р. (1990). «Эндотелин-индуцированная вазоконстрикция и высвобождение предсердных натрийуретических пептидов у крыс». Акта Физиол. Скан. 138 (4): 549–56. doi :10.1111/j.1748-1716.1990.tb08883.x. ПМИД  2141214.
  7. ^ Диксон Г.Х., Кауфман Д.Л., Нейрат Х. (1958). «Аминокислотная последовательность в области связывания диизопропилфосфорила в дип-трипсине». Варенье. хим. Соц. 80 (5): 1260–1. дои : 10.1021/ja01538a059.
  8. ^ Мэтьюз Б.В., Сиглер П.Б., Хендерсон Р. и др. (1967). «Трехмерная структура тозил-α-химотрипсина». Природа . 214 (5089): 652–656. Бибкод : 1967Natur.214..652M. дои : 10.1038/214652a0. PMID  6049071. S2CID  4273406.
  9. ^ Уолш К.А., Нейрат Х (1964). «Трипсиноген и химотрипсиноген как гомологичные белки». Учеб. Натл. акад. наук. США 52 (4): 884–9. Бибкод : 1964PNAS...52..884W. дои : 10.1073/pnas.52.4.884 . ПМК 300366 . ПМИД  14224394.  
  10. ^ де Хаен С, Нейрат Х, Теллер, округ Колумбия (1975). «Филогения родственных трипсину сериновых протеаз и их зимогенов. Новые методы исследования отдаленных эволюционных связей». Дж. Мол. Биол. 92 (2): 225–59. дои : 10.1016/0022-2836(75)90225-9. ПМИД  1142424.
  11. ^ Леск AM, Фордхэм WD (1996). «Консервативность и изменчивость структур сериновых протеиназ семейства химотрипсинов». Дж. Мол. Биол. 258 (3): 501–37. дои : 10.1006/jmbi.1996.0264. ПМИД  8642605.
  12. ^ Блоу Д.М., Бирктофт Дж.Дж., Хартли Б.С. (1969). «Роль скрытой кислотной группы в механизме действия химотрипсина». Природа . 221 (5178): 337–40. Бибкод : 1969Natur.221..337B. дои : 10.1038/221337a0. PMID  5764436. S2CID  4214520.
  13. ^ Горбаленя А.Е., Блинов В.М., Донченко А.П. (1986). «Протеиназа 3C, кодируемая полиовирусом: возможная эволюционная связь между семействами клеточных сериновых и цистеиновых протеиназ». ФЭБС Летт. 194 (2): 253–7. дои : 10.1016/0014-5793(86)80095-3 . PMID  3000829. S2CID  23268152.
  14. ^ Базан Дж. Ф., Флеттерик Р. Дж. (1988). «Вирусные цистеиновые протеазы гомологичны трипсиноподобному семейству сериновых протеаз: структурные и функциональные значения». Учеб. Натл. акад. наук. США 85 (21): 7872–6. Бибкод : 1988PNAS...85.7872B. дои : 10.1073/pnas.85.21.7872 . ПМЦ 282299 . ПМИД  3186696.  
  15. ^ Фан Дж, Зданов А, Евдокимов АГ и др. (2002). «Структурная основа субстратной специфичности протеазы вируса травления табака». Ж. Биол. хим. 277 (52): 50564–72. дои : 10.1074/jbc.M207224200 . ПМИД  12377789.
  16. ^ Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж. (1993). «Эволюционные семейства пептидаз». Биохим. Дж. 290 (1): 205–18. дои : 10.1042/bj2900205. ПМЦ 1132403 . ПМИД  8439290.  
  17. ^ ab Роулингс Н.Д., Барретт А.Дж., Бэйтман А. (2010). «МЕРОПС: база данных пептидаз». Нуклеиновые кислоты Рез. 38 (дополнение_1): Д227–33. дои : 10.1093/nar/gkp971. ПМК 2808883 . ПМИД  19892822.  
  18. ^ Фрей П.А., Уитт С.А., Тобин Дж.Б. (1994). «Низкобарьерная водородная связь в каталитической триаде сериновых протеаз». Наука . 264 (5167): 1927–30. Бибкод : 1994Sci...264.1927F. дои : 10.1126/science.7661899. ПМИД  7661899.
  19. ^ Эш Э.Л., Судмайер Дж.Л., Де Фабо ЕС и др. (1997). «Низкобарьерная водородная связь в каталитической триаде сериновых протеаз? Теория против эксперимента». Наука . 278 (5340): 1128–32. Бибкод : 1997Sci...278.1128A. дои : 10.1126/science.278.5340.1128. ПМИД  9353195.
  20. ^ Агбак П., Агбак Т. (2018). «Прямое свидетельство низкобарьерной водородной связи в каталитической триаде сериновой протеазы». наук. Реп. 8 (1): 10078. Бибкод : 2018NatSR...810078A. дои : 10.1038/s41598-018-28441-7. ПМК 6031666 . ПМИД  29973622.  
  21. ^ ab Schutz CN, Варшел А (2004). «Пересмотр предложения о низкобарьерной водородной связи (LBHB): случай Asp... Его пара в сериновых протеазах». Белки . 55 (3): 711–23. дои : 10.1002/прот.20096. PMID  15103633. S2CID  34229297.
  22. ^ Варшел А, Папазян А (1996). «Энергетические соображения показывают, что низкобарьерные водородные связи не дают каталитического преимущества перед обычными водородными связями». Учеб. Натл. акад. наук. США 93 (24): 13665–70. Бибкод : 1996PNAS...9313665W. дои : 10.1073/pnas.93.24.13665 . ЧВК 19385 . ПМИД  8942991.  
  23. ^ Фершт, Арканзас; Рекена, Ю (1971). «Механизм катализируемого химотрипсином гидролиза амидов. Зависимость kc и Km от pH». Кинетическое обнаружение промежуточного продукта». Варенье. хим. Соц . 93 (25): 7079–87. дои : 10.1021/ja00754a066. ПМИД  5133099.
  24. ^ Зееберг, Б; Касвелл, М; Кэплоу, М. (1973). «Относительно сообщаемого изменения на этапе, определяющем скорость химотрипсинового катализа». Варенье. хим. Соц . 95 (8): 2734–5. дои : 10.1021/ja00789a081. ПМИД  4694533.
  25. ^ Шафи Т. (2014). Эволюция вирусной протеазы: экспериментальная эволюция катализа, надежность и специфичность (кандидатская диссертация). Кембриджский университет. дои : 10.17863/CAM.16528.
  26. ^ abcdef Ekici OD, Paetzel M, Dalbey RE (2008). «Нетрадиционные сериновые протеазы: вариации каталитической конфигурации триады Ser/His/Asp». Белковая наука. 17 (12): 2023–37. дои : 10.1110/ps.035436.108. ПМК 2590910 . ПМИД  18824507.  
  27. ^ аб МакГрат М.Э., Уилке М.Е., Хигаки Дж.Н. и др. (1989). «Кристаллические структуры двух сконструированных тиоловых трипсинов». Биохимия . 28 (24): 9264–70. дои : 10.1021/bi00450a005. ПМИД  2611228.
  28. ^ аб Полгар Л., Асбот Б. (1986). «Основное различие в катализе сериновыми и цистеиновыми протеиназами заключается в стабилизации заряда в переходном состоянии». Дж. Теория. Биол. 121 (3): 323–6. Бибкод : 1986JThBi.121..323P. дои : 10.1016/s0022-5193(86)80111-4. ПМИД  3540454.
  29. ^ abcd Брандт В., Вессйоханн Лос-Анджелес (2005). «Функциональная роль селеноцистеина (Sec) в механизме катализа крупных тиоредоксинредуктаз: предложение о замещающей каталитической триаде, включая состояние Sec-His-Glu». ХимБиоХим . 6 (2): 386–94. дои : 10.1002/cbic.200400276. PMID  15651042. S2CID  25575160.
  30. ^ Дамблон С., Раке X, Лиан Л.И. и др. (1996). «Каталитический механизм бета-лактамаз: ЯМР-титрование остатка лизина в активном центре фермента TEM-1». Учеб. Натл. акад. наук. США 93 (5): 1747–52. Бибкод : 1996PNAS...93.1747D. дои : 10.1073/pnas.93.5.1747 . ПМК 39852 . ПМИД  8700829.  
  31. ^ Джелш С., Ленфант Ф., Массон Дж. М. и др. (1992). «Бета-лактамазы TEM1 E. coli. Определение кристаллической структуры с разрешением 2,5 А». ФЭБС Летт. 299 (2): 135–42. дои : 10.1016/0014-5793(92)80232-6 . ПМИД  1544485.
  32. ^ abc Брэнниган Дж.А., Додсон Дж., Дагглби Х.Дж. и др. (1995). «Белковая каталитическая основа с N-концевым нуклеофилом способна к самоактивации». Природа . 378 (6555): 416–9. Бибкод : 1995Natur.378..416B. дои : 10.1038/378416a0. PMID  7477383. S2CID  4277904.
  33. ^ abc Ченг Х, Гришин Н.В. (2005). «DOM-fold: структура с пересекающимися петлями, обнаруженная в DmpA, орнитинацетилтрансферазе и домене, связывающем кофактор молибдена». Белковая наука. 14 (7): 1902–10. дои : 10.1110/ps.051364905. ПМЦ 2253344 . ПМИД  15937278.  
  34. ^ Сунь Ю, Инь С, Фэн Ю и др. (2014). «Молекулярные основы общего основного катализа каталитической триады α/β-гидролазы». Ж. Биол. хим. 289 (22): 15867–79. дои : 10.1074/jbc.m113.535641 . ПМК 4140940 . ПМИД  24737327.  
  35. ^ abc Раувердинк А, Казлаускас Р.Дж. (2015). «Как один и тот же основной каталитический механизм катализирует 17 различных реакций: каталитическая триада серин-гистидин-аспартат фолд-ферментов α/β-гидролазы». АСУ Катал. 5 (10): 6153–6176. doi : 10.1021/acscatal.5b01539. ПМЦ 5455348 . ПМИД  28580193.  
  36. ^ Беверидж AJ (1996). «Теоретическое исследование активных центров папаина и крысиного трипсина S195C: последствия низкой реактивности мутантных сериновых протеиназ». Белковая наука. 5 (7): 1355–65. дои : 10.1002/pro.5560050714. ПМК 2143470 . ПМИД  8819168.  
  37. ^ Аллен, доктор медицинских наук, Бухбергер А, Байкрофт М (2006). «Домен PUB функционирует как модуль связывания p97 в пептидной N-гликаназе человека». Ж. Биол. хим. 281 (35): 25502–8. дои : 10.1074/jbc.M601173200 . ПМИД  16807242.
  38. ^ abc Санчес-Пулидо Л., Понтинг CP (2016). «Вазогибины: новые трансглутаминазоподобные цистеиновые протеазы, обладающие неканонической каталитической триадой Cys-His-Ser». Биоинформатика . 32 (10): 1441–5. doi : 10.1093/биоинформатика/btv761. ПМК 4866520 . ПМИД  26794318. 
  39. ^ Сато Ю, Сонода Х (2007). «Семейство вазогибинов: негативная регуляторная система ангиогенеза, генетически запрограммированная в эндотелиальных клетках». Артериосклер. Тромб. Васк. Биол. 27 (1): 37–41. дои : 10.1161/01.atv.0000252062.48280.61 . ПМИД  17095714.
  40. ^ Аб Шин С., Юн Ю.С., Ку Х.М. и др. (2003). «Характеристика новой каталитической триады Ser-cisSer-Lys по сравнению с классической триадой Ser-His-Asp». Ж. Биол. хим. 278 (27): 24937–43. дои : 10.1074/jbc.M302156200 . ПМИД  12711609.
  41. ^ Серкейра Н.М., Мурти Х., Фернандес П.А. и др. (2017). «Механизм каталитической триады пептидных амидаз Ser-(цис)Ser-Lys». Физ. хим. хим. Физ. 19 (19): 12343–12354. Бибкод : 2017PCCP...1912343C. дои : 10.1039/C7CP00277G. PMID  28453015. Архивировано из оригинала 24 декабря 2017 г. Проверено 24 декабря 2017 г.
  42. ^ Тоскано, доктор медицинских наук, Войцеховский К.Дж., Хилверт Д. (2007). «Минималистский редизайн активного сайта: обучение старых ферментов новым трюкам». Энджью. хим. 46 (18): 3212–36. дои : 10.1002/anie.200604205. ПМИД  17450624.
  43. ^ Абрамсен Л., Том Дж., Бернье Дж. и др. (1991). «Разработка субтилизина и его субстратов для эффективного лигирования пептидных связей в водном растворе». Биохимия . 30 (17): 4151–9. CiteSeerX 10.1.1.461.9606 . дои : 10.1021/bi00231a007. ПМИД  2021606. 
  44. ^ Джексон Д.Ю., Бернье Дж., Куан С. и др. (1994). «Разработанная пептидлигаза для полного синтеза рибонуклеазы А с неприродными каталитическими остатками». Наука . 266 (5183): 243–7. Бибкод : 1994Sci...266..243J. дои : 10.1126/science.7939659. JSTOR  2884761. PMID  7939659.
  45. ^ аб Сайед Р., Ву З.П., Хогл Дж.М. и др. (1993). «Кристаллическая структура селеносубтилизина при разрешении 2,0 А». Биохимия . 32 (24): 6157–64. дои : 10.1021/bi00075a007. ПМИД  8512925.
  46. ^ Аб Мао С., Донг З., Лю Дж. и др. (2005). «Полусинтетический теллуросубтилизин с активностью глутатионпероксидазы». Варенье. хим. Соц. 127 (33): 11588–9. дои : 10.1021/ja052451v. ПМИД  16104720.
  47. ^ Девиланова Ф.А., Du Mont WW (2013). Справочник по химии халькогенов . Том. 1: новые перспективы серы, селена и теллура (2-е изд.). Кембридж: RSC . ISBN 9781849736237. ОКЛК  868953797.
  48. ^ Бурушян М (2010). «Электрохимия халькогенов». Электрохимия халькогенидов металлов . Монографии по электрохимии. Берлин, Гейдельберг: Springer. стр. 57–75. дои : 10.1007/978-3-642-03967-6_2. ISBN 9783642039669.
  49. ^ abc Шафи Т., Гатти-Лафранкони П., Минтер Р. и др. (2015). «Эволюция восстановления инвалидности ведет к химически универсальной протеазе, допускающей нуклеофилы». ХимБиоХим . 16 (13): 1866–9. дои : 10.1002/cbic.201500295. ПМЦ 4576821 . ПМИД  26097079. 
  50. ^ Окочи Н., Като-Мурай М., Кадоносоно Т. и др. (2007). «Создание каталитической триады, подобной сериновой протеазе, на легкой цепи антитела, отображаемой на поверхности дрожжевых клеток». Прил. Микробиол. Биотехнология. 77 (3): 597–603. дои : 10.1007/s00253-007-1197-0. PMID  17899065. S2CID  35590920.
  51. ^ Раджагопалан С., Ван С., Ю К. и др. (2014). «Разработка активированных серинсодержащих каталитических триад с точностью на атомном уровне». Нат. хим. Биол. 10 (5): 386–91. дои : 10.1038/nchembio.1498. ПМК 4048123 . ПМИД  24705591.  
  52. ^ Бхоумик Д., Мугеш Г. (2015). «Введение каталитической триады увеличивает глутатионпероксидазоподобную активность диарилдиселенидов». Орг. Биомол. хим. 13 (34): 9072–82. дои : 10.1039/C5OB01294E. ПМИД  26220806.
  53. ^ Бхоумик Д., Мугеш Г. (2015). «Взгляд на каталитический механизм синтетических миметиков глутатионпероксидазы». Орг. Биомол. хим. 13 (41): 10262–72. дои : 10.1039/c5ob01665g. ПМИД  26372527.
  54. ^ Нотлинг М.Д., Ганесан А., Кондик-Юркич К. и др. (2017). «Простая конструкция катализатора на основе ферментов на основе каталитической триады». Хим . 2 (5): 732–745. Бибкод : 2017Chem....2..732N. дои : 10.1016/j.chempr.2017.04.004 .
  55. ^ Гульсерен Г., Халили М.А., Текинай А.Б. и др. (2016). «Каталитические супрамолекулярные самособирающиеся пептидные наноструктуры для гидролиза эфиров». Дж. Матер. хим. Б.​ 4 (26): 4605–4611. дои : 10.1039/c6tb00795c. hdl : 11693/36666 . ПМИД  32263403.
  56. ^ Халаби Н., Ривуар О., Лейблер С. и др. (2009). «Белковые сектора: эволюционные единицы трехмерной структуры». Клетка . 138 (4): 774–86. дои : 10.1016/j.cell.2009.07.038. ПМК 3210731 . ПМИД  19703402. 
  57. ^ Мурзин А.Г. (1998). «Как далеко заходит дивергентная эволюция белков». Современное мнение в области структурной биологии . 8 (3): 380–387. дои : 10.1016/S0959-440X(98)80073-0. ПМИД  9666335.
  58. ^ Герлт Дж. А., Бэббит ПК (2001). «Дивергентная эволюция ферментативной функции: механически разнообразные суперсемейства и функционально различные надсемейства». Анну. Преподобный Биохим. 70 (1): 209–46. doi :10.1146/annurev.biochem.70.1.209. ПМИД  11395407.
  59. ^ Мерфи Дж. М., Фархан Х., Эйерс, Пенсильвания (2017). «Био-зомби: появление псевдоферментов в биологии». Биохим. Соц. Пер. 45 (2): 537–544. дои : 10.1042/bst20160400. ПМИД  28408493.
  60. ^ Стеле Ф., Брандт В., Стаббс М.Т. и др. (2009). «Синапоилтрансферазы в свете молекулярной эволюции». Фитохимия . Эволюция метаболического разнообразия. 70 (15–16): 1652–62. Бибкод : 2009PChem..70.1652S. doi :10.1016/j.phytochem.2009.07.023. ПМИД  19695650.
  61. ^ Димитриу П.С., Денесюк А., Такахаши С. и др. (2017). «Альфа/бета-гидролазы: уникальный структурный мотив координирует остаток каталитической кислоты в 40 семействах белковых складок». Белки . 85 (10): 1845–1855. дои : 10.1002/прот.25338. PMID  28643343. S2CID  25363240.
  62. ^ Смит Дж.Л. (1998). «Глутамин PRPP амидотрансфераза: снимки фермента в действии». Современное мнение в области структурной биологии . 8 (6): 686–94. дои : 10.1016/s0959-440x(98)80087-0. ПМИД  9914248.
  63. ^ Смит Дж.Л., Залувец Э.Дж., Вери Дж.П. и др. (1994). «Строение аллостерического регуляторного фермента биосинтеза пуринов». Наука . 264 (5164): 1427–33. Бибкод : 1994Sci...264.1427S. дои : 10.1126/science.8197456. ПМИД  8197456.
  64. ^ «Кланы смешанного (C, S, T) каталитического типа» . www.ebi.ac.uk. ​МЕРОПС . Проверено 20 декабря 2018 г.
  65. ^ аб Фишер К., Рейнольдс С.Л. (2015). «Псевдопротеазы: механизмы и функции». Биохим. Дж. 468 (1): 17–24. дои : 10.1042/BJ20141506. ПМИД  25940733.
  66. ^ Тодд А.Е., Оренго, Калифорния, Торнтон Дж.М. (2002). «Последовательность и структурные различия между ферментными и неферментными гомологами». Состав . 10 (10): 1435–51. дои : 10.1016/s0969-2126(02)00861-4 . ПМИД  12377129.
  67. ^ Иверсен Л.Ф., Каструп Дж.С., Бьорн С.Е. и др. (1997). «Структура HBP, многофункционального белка со складкой сериновой протеиназы». Нат. Структура. Биол. 4 (4): 265–8. дои : 10.1038/nsb0497-265. PMID  9095193. S2CID  19949043.
  68. ^ Зеттл М., Адрайн С., Срисовский К. и др. (2011). «Псевдопротеазы ромбовидного семейства используют механизм контроля качества ER для регулирования межклеточной передачи сигналов». Клетка . 145 (1): 79–91. дои : 10.1016/j.cell.2011.02.047. ПМК 3149277 . ПМИД  21439629. 
  69. ^ Лемберг М.К., Адраин С. (2016). «Неактивные ромбовидные белки: новые механизмы, имеющие значение для здоровья и болезней». Семин. Сотовое развитие. Биол. 60 : 29–37. doi :10.1016/j.semcdb.2016.06.022. hdl : 10400.7/759 . ПМИД  27378062.
  70. ^ Ченг CY, Моррис I, Бардин CW (1993). «Тестины структурно родственны предшественнику мышиной цистеинпротеиназы, но лишены какой-либо протеазной/антипротеазной активности». Биохим. Биофиз. Рез. Коммун. 191 (1): 224–231. дои : 10.1006/bbrc.1993.1206. ПМИД  8447824.
  71. ^ Пелц Л.А., Чен З., Гохара Д.В. и др. (2015). «Почему Ser, а не Thr-брокеры катализируют трипсиновую складку». Биохимия . 54 (7): 1457–64. doi : 10.1021/acs.biochem.5b00014. ПМЦ 4342846 . ПМИД  25664608.