Katalytická triáda - biológia

Kedy katalytická triáda V biochémii ide o špeciálne usporiadanie troch aminokyselín, ktoré charakterizujú niektoré aktívne centrá enzýmov. Katalytická triáda sa nachádza v serínových proteázach; Katalytické triády a diády sa nachádzajú v tiol a cysteínproteázach.

cysteínových proteázach

konštrukcia

Štruktúra serínových proteáz

V serínových proteázach je katalytická triáda tvorená z aspartátu, histidínu a serínu, ktorých aminokyselinové zvyšky sú spojené vodíkovými väzbami. Aspartátový zvyšok je umiestnený vo vrecku neprístupnom pre rozpúšťadlo a vytvára vodíkovú väzbu s N-H skupinou histidínového zvyšku. Takto polarizovaný histidín zase vytvára vodíkovú väzbu s druhým kruhom viazaným dusíkom k OH skupine serínového zvyšku. Väzba vodík-kyslík je tak silne polarizovaná a nukleofilita kyslíka sa ďalej zvyšuje.

Štruktúra v tiolových a cysteínových proteázach

Katalytické di- a triády sa vyskytujú v tiolových a cysteínových proteázach. Katalytická diadia sa skladá z cysteínu a histidínu, triády z cysteín-histidín-asparagínu/aspartátu/glutamínu alebo kyseliny glutámovej.

Katalýzový mechanizmus

Serínové proteinázy ako endopeptidázy katalyzujú hydrolytické štiepenie peptidových väzieb v proteínoch. Po vytvorení komplexu enzým-substrát nastáva nukleofilný útok serínového kyslíka na karbonylový uhlík peptidovej väzby s tvorbou kovalentného štvorstenného medziproduktu. Vodík sa prenáša z vodíkového mostíka na histidín. V druhom kroku sa vodík, ktorý sa práve preniesol, použije na protonizáciu peptidového dusíka, čím sa rozbije peptidová väzba. Výsledný N-koniec štiepeného proteínu difunduje a je nahradený vodou z rozpúšťadla. Vodíková väzba k histidínovému zvyšku umožňuje nukleofilný útok vody na karbonylový uhlík viazaný na serín. Po úplnom prenesení vodíka na histidín je posledným krokom vytvorenie pôvodnej vodíkovej väzby medzi serínom a histidínom, pričom sa kovalentná väzba k substrátu odštiepi a novo vytvorený C-koniec rozštiepeného proteínu môže difundovať. Vďaka kovalentným medzistupňom patrí mechanizmus do skupiny kovalentnej katalýzy, zatiaľ čo vplyv aspartátového zvyšku na histidín predstavuje elektrostatickú katalýzu.