|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Полная структура каталитической триады гидролаз может быть реконструирована из данных о взаиморасположении только остовов ее остатковкурсовая работа (Специалист)
- Научные руководители: Злобин А.С., Головин А.В.
- Автор: Фроленкова Марина Олеговна
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Кафедра: Факультет биоинженерии и биоинформатики
- Год защиты: 2022
- Курс: 3
- Аннотация: Гидролазы — группа структурно и функционально разнообразных белков, катализирующих гидролиз ковалентных связей. Эта способность делает гидролазы наиболее важным сегментом рынка промышленных ферментов. Они активно используются в качестве компонента в составе моющих средств, в пищевой промышленности, в качестве биокатализаторов в органическом синтезе и в качестве терапевтических средств [1]. В частности, некоторые гидролазы были одобрены для клинического применения при лечении диабета 2 типа, ожирения, нарушения свертываемости крови и болезни Альцгеймера, а также бактериальных и вирусных инфекций [33]. Более того, известны случаи применения гидролаз в переработке пластиковых отходов [41]. Способность белка к катализу можно связать с наличием у него особой подструктуры из аминокислотных остатков. Эту подструктуру называют каталитическим центром. У наиболее изученных и эффективных гидролаз каталитический центр представлен в виде трех аминокислотных остатков, обладающих специфической геометрией, – триады. По отдельности эти остатки называются нуклеофилом, основанием и кислотой или активатором. В процессе нуклеофильной атаки на субстрат нуклеофил отдает протон и тем самым активируется. Основание и кислота облегчают этот процесс, образуя структуру с водородными связями. Многие триадные гидролазы используют каталитическую триаду, состоящую из Ser, His и Asp. Ser здесь является нуклеофилом, His – основанием, а Asp – кислотой. В случае каталитических триад правильное относительное расположение этих трех остатков позволяет облегчать активацию нуклеофила, что в итоге и приводит к гидролизу. При этом важно понимать, что несмотря на то, что многие активные центры гидролаз представлены триадами, далеко не каждая триада является каталитической. Существуют тройки с водородными связями, не способные облегчать активацию нуклеофила. Такие триады мы называем структурными или некаталитическими. Общеизвестным фактом является то, что геометрия относительного расположения остатков каталитических триад отличается от таковой у некаталитических. В результате эволюции конформации всех каталитических остатков подвергались отбору на достижение строго определенной высокоспецифичной геометрии. При этом геометрия боковых остатков зависит от геометрии их остова. Ранее была выдвинута гипотеза о том, что остов триады, который участвует в катализе и тоже подвергается эволюционному отбору, также обладает высокоспецифичной геометрией и однозначно определяет ею геометрию боковых остатков. Соответственно, если мы знаем геометрию одного только остова, то по ней можем восстановить полную структуру триады. Гипотеза подтвердилась. В работе прошлого года на примере протеаз (белков, катализирующих гидролиз пептидной связи) было показано, что остовные геометрии триад могут быть использованы для дифференциации разных типов каталитических троек друг от друга и от некаталитических [8]. В проведенном ранее исследовании рассматривался довольно узкий класс триад протеаз: в качестве нуклеофила Cys/Ser, в качестве основания His, в качестве активатора Asp/Asn. Данная работа направлена на обобщение полученных ранее результатов на остальные классы триад, а также на другие гидролазы. Цель исследования – на примере ранее не рассмотренных классов триад гидролаз продемонстрировать, можно ли для задачи изучения пространства каталитических архитектур сводить полную геометрию триады только к относительной организации остовов ее остатков.
- Добавил в систему: Фенюк Борис Александрович