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1、n4 4 5 丝氨酸蛋白酶水解机制 什么是丝氨酸蛋白酶 丝氨酸蛋白酶是一个蛋白 酶家族 其激活是通过活 性中心一组氨基酸残基变 化实现的 它们之中一定 有一个是丝氨酸 Ser serine 在哺乳类动物 里面 丝氨酸蛋白酶扮演 着很重要的角色 特别是 在消化 凝血和补体系统 方面 Page 2 最典型的三种丝氨酸蛋白酶 胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶 弹性蛋白酶 同属消化酶系 在胰腺 泡内合成并分泌到十二 指肠中 均可催化肽键 的水解反应 但对肽键 的选择性则有所不同 Page 3 1 水解作用的动力学模型 胰凝乳蛋白酶不仅可以水解肽键 同时也可以水解一般 的酯键 以对硝基苯酚乙酸酯为例 对硝基苯酚乙
2、酸酯 乙酸 对硝基苯酚 胰凝乳蛋白酶 Page 4 这一反应过程具有两相特征 快速反应相 对硝基苯酚离子快速形成 与酶的浓度 成正比 恒态反应相 对硝基苯酚离子形成较缓慢 形成速率 恒定 决定反应速率的关键步骤 快速反应相过程中酶和底物结合释放出对硝基苯酚离 子 同时形成乙酰基 酶中间体 而恒态反应相过程则 是乙酰基 酶中间体缓慢水解 放出酶 使之与底物相 结合继续释放出对硝基苯酚离子 由于乙酰基 酶的水 解很慢 使体系中酶浓度下降 进而导致对硝基苯酚 释放速率变慢 Page 5 2 酶活化中心必需基团的测定 1 活性Ser基团 二异丙基磷酰氯 DIPF 能特异性与 Ser基团的 OH反应 其
3、结果导致作 为酶活性中心的Ser的残基发生不可 逆失活 此方法可有效确定胰凝乳蛋 白酶中的Ser 195是酶活性中心必需 氨基酸残基 Page 6 n DIPF作用于动物上时 即可显示出很高的神经毒性 动 物体内的乙酰胆碱酯酶 丝氨酸蛋白水解酶的一种 能够 与DIPF反应 使其自身失活 失去对乙酰胆碱的水解作 用 n 乙酰胆碱是一种生物体内常见的神经传导物质 自身具有 很高的毒性 而负责水解完成传递信息任务后的乙酰胆碱 的乙酰胆碱酯酶 乙酰胆碱酯酶可将乙酰胆碱分解成无毒 性的乙酸和胆碱 失活之后就会导致乙酰胆碱在生物体内 不断地积累 最终导致生物中毒死亡 Page 7 2 活性His 组氨酸
4、基团 N 对甲苯磺酰苯丙氨酸氯甲基酮 TPCK 其中氯甲基酮基是 一个很强的烷基化剂 它能够与反应中心His 57的咪唑基发 生烷基化反应 并最终引起酶的失活 Page 8 n 3 丝氨酸蛋白水解酶的空间结构 n X射线衍射法 通常 都是将表达蛋白的基因PCR之后克隆到一种 表达载体中 然后在大肠杆菌中诱导表达 提纯之后摸索结晶条件 结晶后 将晶体进行x射线衍射 收集衍射图谱 通过一系列的计算 很快就能得到蛋白质的原子结构 n 牛的胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶以及住的弹性蛋白酶在结构上很相似 这三种酶大约由240个氨基酸残基组成 三者的一级结构大约有 40 是相同的 且活性中心的必需氨基酸也大致相同
5、 Ser His Asp Page 9 3 催化作用机制 1 结构特性 以胰凝乳蛋白酶举例 其活性中心有三个必需氨基酸残基 Ser 195 His 57和Asp 102 这三部分通过氢键结合 整体呈 三角形 即所谓的 催化三元区 催化三元区 的最显著特 征是Ser 195的羟基高度极化 具有很高的亲核进攻能力 Page 10 2 亲核共价催化作用 易形成四联体结构的中间物 Step 1 Ser 195作用于底物的肽键酰基 发起亲核进 攻 形成一个包括Ser 195的羟基 底物酰基和氨基在内 的共价四联体中间物 Page 11 Step 2 四面体中间物分解 即生成酰基 酶中间物并伴随着C N 键的断裂 R1NH2 H2O 肽键断裂之后 R NH2基团作为离去基团从反应体系中 离去 此时水分子进入 其氧原子攻击羰基上的碳原子 从而 又形成了一个水分子参与的四联体中间物 Page 12 Step 3 酰基 酶中间物的解离 这时His 57作为广义酸起催化作用 Page 13 Page 14 Page 15 Page 16 Page 17 Page 18 Page 19 Page 20 Page 21 Page 22 Page 23 此课件下载可自行编辑修改 供参考 感谢您的支持 我们努力做得更好 24
