Каталитическая активность 5N3Y

5N3Y – термолизин (или Bacillus thermoproteolyticus neutral proteinase) - это термостабильная внеклеточная металлоэндопептидаза, содержащая четыре иона кальция (EC 3.4.24.27). Катализирует реакцию гидролиза пептидной связи между лейцином и фениаланином.

В состав каталитического центра входят 2 аминокислоты: глутаминовая кислота (Glu-143) и гистидин (His-231); напрямую они не взаимодействуют.

Рисунок 1
Рис.1. Расположение каталитического центра в структуре фермента; розовым показаны аминокислотные остатки каталитического центра, желтым - молекула ингибитора.
Рисунок 2
Рис.2. Ближайшее окружение каталитического центра (аминокислотные остатки на расстоянии до 5 ангстрем).

Гистидин вступает во взаимодействие с аспартатом своим боковым радикалом. Глутамин взаимодействует с окружающими аминокислотами только карбоксильной и аминогруппой, которые образуют пептидные связи (см. рис.3).

Рисунок 3
Рис.3. Взаимодействие аминокислот активного центра с другими аминокислотами.
Связывание низкомолекулярного ингибитора
Рисунок 4
Рис. 4. Расстояние от ингибитора 8L2 до каталитического центра 5N3Y (длина полярных контактов между атомами).
Механизм ингибирования:

Цинкзависимый протеолиз требует наличия кислотной группы (глутаминовой кислоты), действующей в качестве основания, в сочетании с электрофильным ионом цинка для ускорения гидролиза связей. Ингибитор 8L2 относится к гидроксамовым кислотам, поэтому является идеальным бидентантным лигандом для иона цинка, а также образует водородные связи и электростатические взаимодействия с аминокислотными остатками каталитического центра фермента (см. рис. 5). Следовательно, связывание 8L2 останавливает каталитическую активность 5N3Y. [1]

Рисунок 5
Рис. 5. Связывание ингибитора с ионом цинка и аминокислотными остатками каталитического центра.
Литература

1. Browner M. F., Smith W. W., Castelhano A. L. Matrilysin-inhibitor complexes: common themes among metalloproteases //Biochemistry. – 1995. – Т. 34. – №. 20. – С. 6602-6610.