Протеоліз
Протеолітичні ферменти
Для повного розщеплення білків до вільних амінокислот необхідно кілька ферментів з різною специфічністю. Протеїнази і пептідази є не тільки в шлунково-кишковому тракті, але і в клітинах. За місцем атаки молекули субстрату протеолітичніферменти діляться на ендопептідази і екзопептідази. Ендопептідази, або протеїнази, розщеплюють пептидний зв’язок всередині пептидного ланцюга. Вони “дізнаються” і пов’язують короткі пептидні послідовності субстратів і відносно специфічно гідролізують зв’язку між певними амінокислотними залишками. Протеїнази класифікуються за механізмом реакції. Серинові протеїнази (схема В) містять в активному центрі важливий для каталітичного дії цих ферментів залишок серину, в цистеїнових протеїназ таким є залишок цистеїну і т. д. Екзопептідази гидролизуют пептиди з кінця ланцюга: амінопептидази – з N-кінця, карбоксипептидази – з С-кінця. Нарешті, діпептідази розщеплюють тільки дипептиди.
Б. Протеасома
Оскільки функціональні білки клітини повинні бути захищені від передчасного протеолізу, частина протеолітичних ферментів клітини укладена в ліпосоми (див. С. 228). Інша добре регульована система деградації білків локалізована в цитоплазмі. Вона складається з великих білкових комплексів (молекулярна маса 2 ּ 106 Да), протеасом. Протеасоми містять бочковідной ядро з 28 субодиниць і мають коефіцієнт седиментації (див. С. 202) 20S. Протеолітична активність (на схемі показана у вигляді ножиць) локалізована у внутрішньому 20S-ядрі. З торців бочки замикаються складно влаштованими 19S-частинками, контролюючими доступ в ядро.
Білки, яким належить руйнування в Протеасома (наприклад, містять помилки транскрипції або постарілі молекули), метятся шляхом ковалентного зв’язування з невеликим білком Убіквітин. Убіквітин активований завдяки наявності тіолсложноефірной зв’язку. Мічені Убіквітин (“убіквітінірованние”) молекули розпізнаються 19S-частинками з споживанням АТФ і потрапляють в ядро, де відбувається їх деградація. Убіквітин не руйнується і після активації використовується знову.
В. серинові протеїнази
Велика група протеїназ містить в активному центрі серин. До серинові Протеиназа належать, наприклад, ферменти травлення трипсин, хімотрипсин і еластаза (див. С. 262), багато факторів згортання крові (див. С. 282), а також фібринолітичний фермент плазмін і його активатори (див. С. 284).
Як показано на рис. 265, панкреатичні протеїнази секретируются у вигляді проферментов (зімогенов). Активація таких ферментів заснована на протеолітичних розщепленні. Процес активації показаний на прикладі тріпсіногена, попередника трипсину (1). Вона починається з відщеплення N-кінцевого гексапептіда ентеропептідази (“Ентерокиназа”), специфічної серинових протеїназою, яка локалізована в мембранах кишкового епітелію. Продукт розщеплення (β-трипсин) ферментативно активний і розщеплює наступну молекулу тріпсіногена в місцях, зазначених на малюнку червоним кольором (аутокаталітіческая активація). Проферменти хімотрипсину, еластази, карбоксипептидази А та ін. Також активуються трипсином.
Активний центр трипсину показаний на схемі 2. Залишок серина за участю залишків гістидину і аспартату нуклеофільного атаки розщеплюється зв’язок (червона стрілка). Отщепляют частина пептидного субстрату розташована в С-кінцевій стороні від залишку лізину, бічний ланцюг якого під час каталізу фіксується в спеціальному “кишені” ферменту (на схемі зліва).