A katalitikus triád három koordinált aminosav halmaza, amely egyes enzimek aktív helyén található . [1] [2] A katalitikus triádok leggyakrabban a hidroláz- és transzferáz enzimekben találhatók meg (pl. proteázok , amidázok , észterázok , acilázok, lipázok és β-laktamázok ). A sav- bázis - nukleofil triád gyakori motívum a kovalens katalízishez szükséges nukleofil aminosav képződésében . A maradékok töltésközvetítő hálózatot alkotnak, hogy polarizálják és aktiválják a nukleofilt, amely megtámadja a szubsztrátot , kovalens intermediert képezve , amely ezután hidrolizálva felszabadul a termék és regenerálja a szabad enzimet. A nukleofil leggyakrabban a szerin vagy cisztein aminosav , de néha a treonin vagy akár a szelenocisztein is . Az enzim háromdimenziós szerkezete a triadikus aminosavakat precíz orientációban egyesíti, még akkor is, ha szekvenciában távol helyezkednek el egymástól ( primer szerkezet ). [3]
A funkciók (és még a triád nukleofil) eltérő fejlődésén kívül a katalitikus triádok a konvergens evolúció néhány legjobb példáját mutatják . A katalízis kémiai korlátai a katalitikus helyek azonos szerkezetét eredményezték, amelyek egymástól függetlenül legalább 23 különálló szupercsaládban fejlődtek ki . [2] Ennek következtében hatásmechanizmusuk az egyik leginkább tanulmányozott a biokémiában . [4] [5]
A tripszin és kimotripszin enzimeket először az 1930-as években tisztították meg. [6] Ezekhez a szerint katalitikus nukleofilként azonosították ( a diizopropil-fluor-foszfát módosításával ) az 1950-es években. [7] A kimotripszin szerkezetét röntgenkrisztallográfiával tanulmányozták az 1960-as években, megmutatva a katalitikus triád orientációját az aktív helyen. [8] Más proteázokat, amelyeket szekvenáltak és összehangoltak, hogy felfedjék a rokon proteázok családját [9] [10] [11] , ma S1 családnak nevezik. Ugyanakkor hasonló triádokat találtak az evolúciós szempontból nem rokon papain és szubtilizin proteázok szerkezetében. Az 1960-as évek végén egy "töltésrelé" mechanizmust javasoltak, amely magában foglalja a nukleofil aktiválását a triád többi tagja által. [12] Ahogy az 1970-es és 80 -as években több proteázszerkezetet vizsgáltak röntgenkrisztallográfiával , homológ (pl. TEV proteáz ) és hasonló (pl. papain) triádokat találtak. [13] [14] [15] A MEROPS osztályozási rendszer az 1990-es és 2000-es években elkezdte a proteázokat szerkezetileg rokon enzim- szupercsaládokba sorolni, és így több mint 20 szupercsalád triádjainak konvergens evolúciójának adatbázisaként működik. [16] [17] A 2010-es években megjelent annak megértése, hogy az evolúció kémiai korlátai hogyan vezettek annyi enzimcsalád konvergenciájához, amelyek azonos triád geometriájúak . [2]
A katalitikus triádok kezdeti felfedezése óta ezek pontos katalitikus mechanizmusa egyre részletesebb vizsgálatok tárgya. Az 1990-es és 2000-es években különös figyelmet fordítottak arra a kérdésre, hogy az alacsony korlátú hidrogénkötések elősegítik-e a katalízist, [18] [19] [20] vagy a szokásos hidrogénkötés elegendő a mechanizmus magyarázatához. [21] [22] A katalitikus triádok által használt töltésrelé kovalens katalízissel kapcsolatos hatalmas munka eredményeként ez a mechanizmus a legjobban jellemzett az egész biokémiában. [4] [5]
A katalitikus triádot tartalmazó enzimek kétféle reakció egyikéhez használják: vagy egy szubsztrát hasítására ( hidroláz ), vagy a szubsztrát egy részének átvitelére egy második szubsztrátra ( transzferázok ). A triádok egy enzim aktív helyén található aminosavak egymástól függő halmaza, és más maradékokkal (pl. kötőhellyel és oxianion-lyukkal) együtt hatnak a nukleofil katalízis elérése érdekében. Ezek a triád maradékok együtt hatnak, hogy a nukleofil elemet erősen reakcióképessé tegyék, kovalens intermediert képezve a szubsztráttal, amely azután feloldódik a katalízis befejezéséhez.
A katalitikus triádok kovalens katalízist végeznek, a maradékot nukleofilként használva. A nukleofil maradék reaktivitását a triád többi tagjának funkcionális csoportjai növelik. A nukleofilt a bázis polarizálja és orientálja, amely maga megköti és stabilizálja a sav.
A katalízist két szakaszban hajtják végre. Először is, az aktivált nukleofil megtámadja a karbonil -szenet, és arra készteti a karbonil-oxigént, hogy elfogadjon egy elektronpárt, ami tetraéderes intermediert eredményez . Ezen az intermedieren a negatív töltés felhalmozódását általában egy oxianion lyuk stabilizálja az aktív helyen. Az intermedier ezután visszaesik karbonillé, eldobva a szubsztrát első felét, de a második fele továbbra is kovalensen kötődik az enzimhez, mint acil enzim intermedier. Bár az első és második tetraéderes intermedier elpusztulásának általános savas katalízise előfordulhat a diagramon látható úton, a bizonyítékok, amelyek alátámasztják ezt a mechanizmust kimotripszinnel [23] , vitatottak. [24]
A katalízis második szakasza az intermedier acil enzim elválasztása a második szubsztrát megtámadásával. Ha ez a szubsztrát víz, az eredmény hidrolízis lesz; ha szerves molekuláról van szó, akkor ennek a molekulának az első szubsztrátra való átvitele lesz az eredmény. A második szubsztrát támadása során új tetraéderes intermedier keletkezik, amely az enzim nukleofiljének kilökésével, a második termék felszabadulásával és a szabad enzim regenerációjával bomlik le.
A nukleofil oldallánc kovalens katalízist végez a szubsztrátumon . Az oxigénen vagy ként jelenlévő magányos elektronpár megtámadja az elektropozitív karbonil - szenet. [3] A 20 természetes biológiai aminosav nem tartalmaz elegendő nukleofil funkciós csoportot számos összetett katalitikus reakcióhoz . Egy nukleofil bevonása a triádba növeli annak reaktivitását a hatékony katalízishez. A leggyakrabban használt nukleofilek a szerin hidroxilcsoportja (OH) és a cisztein tiol /tiolát ionja (SH/S- ) . [2] Alternatív megoldásként a treonin-proteázok egy szekunder treonin -hidroxilt használnak , azonban a további oldallánc-metilcsoport sztérikus gátlása miatt az ilyen proteázok N - terminális amidjukat használják bázisként, nem pedig egyetlen aminosavként. [1] [25]
Az oxigén vagy kén nukleofil atomként való alkalmazása kisebb eltéréseket okoz a katalízisben. Az oxigénhez képest a kén további d-pályája megnöveli (0,4 Å-vel) [26] és lágyabbá teszi, lehetővé teszi hosszabb kötések kialakítását (d C-X és d X-H 1,3-szor nagyobb), és alacsonyabb p K értéket ad. a (5 egységgel). [27] Ezért a szerin, mint a cisztein, a sav-bázis triád tagjainak optimális orientációjától függ, hogy csökkentse pKa -értékét a katalitikus konszenzusos deprotonáció eléréséhez. [2] A cisztein alacsony pKa értéke hátrányosan hat rá az első tetraéderes intermedier feloldásában, mivel a kezdeti nukleofil támadás improduktív visszafordítása kedvezőbb bomlástermék. Így a triád alapja előnyösen a kilépő csoport amid protonálódása felé van orientálva, hogy biztosítsa annak kilökődését, így az enzim kénje kovalensen kapcsolódva a szubsztrát N-terminálisához. Végül az acilenzim elválasztásához (a szubsztrát C-terminálisának felszabadításához) a szerin újraprotonálódása szükséges, míg a cisztein S - ként távozhat . A sztérikus hatás szempontjából a cisztein-kén hosszabb kötéseket is képez, és nagyobb van der Waals-sugárral rendelkezik , és szerinné mutálva improduktív irányban befogható az aktív helyen.
Nagyon ritkán a szelenocisztein aminosav szelénatomját használják nukleofilként. [28] A szelén deprotonált állapota erősen előnyös a katalitikus triádban.
Mivel a természetben előforduló aminosavak egyike sem erősen nukleofil, a katalitikus triád bázisa polarizálja és deprotonálja a nukleofilt, hogy növelje reaktivitását. [3] Ezenkívül protonálja az első terméket, amely elősegíti a csoportból való távozását.
A bázis leggyakrabban hisztidin, mivel pKa-értéke lehetővé teszi a hatékony lúgos katalízist, a hidrogénkötést savas csoporttal és a nukleofil maradék deprotonálását . [1] A β-laktamázok , mint például a TEM-1 , lizin-maradékot használnak bázisként. Mivel a lizin pKa értéke nagyon magas (pKa = 11), a glutamát és számos más maradék savként működik, stabilizálja deprotonált állapotát a katalitikus ciklus során. [29] [30] A treonin-proteázok N -terminális amidjukat használják bázisként, mivel a katalitikus treonin sztérikus metil-kiszorítása megakadályozza, hogy más maradékok elég közel legyenek egymáshoz. [31] [32]
A triád savas tagja hidrogénkötést képez a bázismaradékkal. Ez lelapítja a fő maradékot, korlátozza oldalláncának forgását, és polarizálja, stabilizálja pozitív töltését. [3] Két aminosavnak van savas oldallánca fiziológiás pH -értéken (aszpartát vagy glutamát), ezért a triád ezen tagjához a leggyakrabban használják. A citomegalovírus proteáz egy pár hisztidint használ, az egyiket a szokásos módon, a másikat pedig savként. [1] A második hisztidin nem olyan hatékony sav, mint a gyakoribb aszpartát vagy glutamát, ami alacsonyabb katalitikus hatékonyságot eredményez. Egyes enzimekben a triád savas tagja kevésbé szükséges, és vannak olyanok, amelyek csak diádként működnek. Például a papain [b] aszparagint használ a triád harmadik tagjaként, amely orientálja a hisztidinbázist, de nem savként működik. Hasonlóképpen a hepatitis A vírus [c] proteáza rendezett vizet tartalmaz azon a helyen, ahol a savmaradéknak lennie kell.
A szerin-hisztidin-aszpartát motívum az egyik legrészletesebb katalitikus motívum a biokémiában. [3] Példa erre a triádra a kimotripszin, [d] a PA szupercsaládból származó szerin-proteáz modell, amely triádját használja a fehérjevázak hidrolizálására. Az aszpartát hidrogén kötődik a hisztidinhez, így imidazol-nitrogénjének pKa-értéke 7 - ről körülbelül 12-re nő. Ez lehetővé teszi, hogy a hisztidin erőteljes általános vázként működjön, és aktiválja a szerin nukleofilt. Ezen kívül van egy oxianion lyuk , amely több váz amidból áll, amely stabilizálja a töltés felhalmozódását az intermediereken. A hisztidinbázis egy proton adományozásával segíti az első kilépő csoportot, és aktiválja a hidrolitikus vizes szubsztrátot egy proton eltávolításával, mivel a maradék OH megtámadja a közbenső acil enzimet.
Ugyanez a triád konvergensen α/β hidrolázokká is fejlődött, mint például egyes lipázok és észterázok , azonban a triádtagok orientációja megfordul. [33] [34] Ezenkívül az agy acetilhidrolázában (amelynek alakja megegyezik a kis G-fehérjével ) is megtalálható ez a triád. Az acetilkolinészterázban az egyenértékű Ser-Gis-Glu triádot használják .
A második legtöbbet vizsgált triád a cisztein-hisztidin-aszpartát motívum. [2] A cisztein-proteázok [e] és a papain [f ] számos családja használja ezt a triádot . A triád a szerin proteáz triádokhoz hasonlóan működik, néhány jelentős eltéréssel. A cisztein alacsony pKa -értéke miatt az Asp jelentősége a katalízisben változó, és egyes cisztein-proteázok hatékonyan Cys-His diádok (pl. hepatitis A vírus proteáz ) , míg másokban a cisztein deprotonálódik a katalízis megkezdése előtt ( például papain). [35] Ezt a triádot egyes amidázok, például az N-glikanáz is használják a nem peptid CN kötések hidrolizálására. [36]
A citomegalovírus proteáz [g] triád hisztidint használ mind a savas, mind a bázis triád tagjaként. A sav hisztidin eltávolítása csak 10-szeres aktivitásvesztést eredményez (szemben a több mint 10 000-szeresével, amikor az aszpartátot eltávolítják a kimotripszinből). Ezt a triádot úgy értelmezték, mint egy lehetséges módot egy kevésbé aktív enzim létrehozására a lebomlás sebességének szabályozására. [25]
Szokatlan triád található a seldolizin proteázokban. [h] A glutamát-karboxilát csoport alacsony pKa értéke azt jelenti, hogy csak nagyon alacsony pH-n működik bázisként a triádban. Feltételezik, hogy ez a triád egy adott környezethez való alkalmazkodás , mint például a savas meleg forrásokhoz (például cumamolizin ) vagy sejt lizoszómákhoz (például tripeptidil-peptidázhoz ). [25]
Az endoteliális proteáz vazohibin [i] ciszteint használ nukleofilként, de szerint a hisztidinbázis koordinálására. [37] [38] Bár a szerin gyenge sav, mégis hatékonyan irányítja a hisztidint a katalitikus triádban. Egyes homológok a savas helyen szerin helyett treonint tartalmaznak.
A treonin-proteázok, például a proteaszóma -alegység [j] és az ornitin-acil-transzferáz [k] a treonin szekunder hidroxilcsoportját a szerin primer hidroxilcsoportjához hasonló módon használják fel. [31] [32] A treonin további metilcsoportjának sztérikus interferenciája miatt azonban a triád fő tagja az Ön amidja, amely polarizálja a rendezett vizet, ami viszont deprotonálja a katalitikus hidroxilcsoportot, hogy növelje reakcióképességét. [1] [25] Hasonlóképpen léteznek csak szerint és csak ciszteint tartalmazó ekvivalens konfigurációk, mint például a penicillin-aciláz G [l] és a penicillin-aciláz V [m] , amelyek evolúciósan rokonok a proteaszóma proteázokkal. Ismét az N - terminális amidjukat használják bázisként.
Ez a szokatlan triád az amidázok egyetlen szupercsaládjában fordul elő. Ebben az esetben a lizin polarizálja a középső szerint. [39] A középső szerin ezután két erős hidrogénkötést hoz létre a nukleofil szerinnel, hogy aktiválja azt (az egyik az oldallánc hidroxilcsoportjával, a másik pedig a gerinc amiddal). A középső szerint szokatlan cisz orientációban tartják, hogy megkönnyítsék a pontos érintkezést a másik két triád maradékkal. A triád abban is szokatlan, hogy a lizin és a ciszszerin bázisként működik a katalitikus szerin aktiválásában, de ugyanaz a lizin savtagként is működik, és kulcsfontosságú szerkezeti kapcsolatokat is létrehoz. [40]
A ritka, de természetesen előforduló szelenocisztein (Sec) aminosav nukleofilként is megtalálható néhány katalitikus triádban. [28] A szelenocisztein hasonló a ciszteinhez, de kén helyett szelénatomot tartalmaz. Példa erre a tioredoxin-reduktáz aktív helye, amely szelént használ a tioredoxin diszulfidjának redukálására.
A katalitikus triádok természetes típusai mellett fehérjetechnológiát alkalmaztak nem natív vagy teljesen szintetikus aminosavakat tartalmazó enzimváltozatok létrehozására. [41] Katalitikus triádokat is beépítettek nem katalitikus fehérjékbe vagy fehérjeutánzókba.
A szubtilizin oxigénnukleofiljét (szerin-proteázt) kén, [42] [43] szelén [44] vagy tellúr helyettesíti . [45] A ciszteint és a szelenociszteint mutagenezissel , míg a nem természetes aminosavat, a tellurociszteint szintetikus tellurociszteinnel táplált auxotróf sejtek segítségével inszertálták. Mindezek az elemek a periódusos rendszer 16. oszlopában találhatók ( kalkogének ), tehát hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek. [46] [47] A nukleofil megváltoztatása minden esetben csökkentette az enzim proteáz aktivitását, de növelte a másik aktivitást. A kén-nukleofil javította a transzferáz (néha szubtiligáz) enzimek aktivitását. A szelén és a tellúr nukleofilek az enzimet oxidoreduktázzá alakították Amikor a TEV proteáz nukleofil ciszteinből szerinné alakult, proteázaktivitása nagymértékben csökkent, de irányított evolúcióval helyreállítható. [48]
Állványként nem katalitikus fehérjéket használtak, ezekbe katalitikus triádokat illesztettek be, amelyeket azután irányított evolúcióval javítottak. A Ser-His-Asp triádot beépítették az antitestbe [49] , valamint számos más fehérjébe. [50] Hasonlóan, katalitikus triád utánzókat hoztak létre kis szerves molekulákban , mint például a diaril-diszelenidben, [51] [52] és leképezték azokat nagyobb polimerekre, mint például a Merrifield gyantákra , [53] és önösszeálló rövid peptid nanostruktúrákra. [54]
Az aktív hely hálózatának összetettsége miatt a katalízisben részt vevő maradékok (és a velük érintkező maradékok) evolúciósan erősen konzerváltak . [55] Vannak azonban példák a katalitikus triádok eltérő evolúciójára, mind a katalizált reakcióban, mind a katalízisben használt maradékokban. A triád az aktív központ magja marad, de evolúciósan alkalmazkodott különféle funkciók ellátására. [56] [57] Egyes fehérjék, az úgynevezett pszeudoenzimek , nem katalitikus funkciókat látnak el (pl. gátló kötéssel történő szabályozás), és felhalmozódott mutációik inaktiválják katalitikus triádjukat. [58]
A katalitikus triádok kovalens katalízist végeznek egy köztes acilenzimen keresztül. Ha ez az intermedier vízben oldódik, a szubsztrát hidrolízise megy végbe. Ha azonban az intermedier egy második szubsztrát megtámadásával feloldódik, akkor az enzim transzferázként működik . Például egy acilcsoport támadása aciltranszferáz reakciót eredményez. A transzferáz enzimek számos családja fejlődött ki hidrolázokból olyan adaptáció révén, amely kizárja a vizet és kedvez a második szubsztrát támadásnak. [59] Az α/β-hidroláz szupercsalád különböző tagjaiban a Ser-His-Asp triádot a környező maradékok úgy hangolják, hogy legalább 17 különböző reakciót hajtsanak végre. [34] [60] E reakciók némelyike olyan mechanizmusokkal is megvalósul, amelyek megváltoztatják az acilenzim intermedier képződését vagy elválasztását, vagy amelyek nem az acilenzim intermedieren keresztül mennek végbe.
Ezenkívül egy alternatív transzferáz mechanizmust fejlesztettek ki az amidofoszforibozil -transzferáz segítségével , amelynek két aktív helye van. [n] Az első aktív helyen a cisztein-triád hidrolizálja a glutamin szubsztrátot, hogy szabad ammóniát szabadítson fel. Az ammónia ezután az enzimben lévő belső alagúton keresztül a második aktív helyre diffundál, ahol átkerül a második szubsztrátba. [61] [62]
Az aktív hely maradványok eltérő evolúciója lassú az erős kémiai korlátok miatt. Néhány proteáz szupercsalád azonban egyik nukleofilből a másikba fejlődött. Ez akkor fordulhat elő, ha egy szupercsalád (azonos fehérjeszerkezettel ) különböző nukleofileket használó családokat tartalmaz. [48] Ilyen nukleofil szubsztitúciók többször előfordultak az evolúciótörténet során, de ennek mechanizmusa még mindig tisztázatlan. [17]
A nukleofilek keverékét tartalmazó proteáz szupercsaládokban (pl. PA klán) a családokat katalitikus nukleofiljeik jelölik ki (C = cisztein proteázok, S = szerin proteázok).
| Szupercsalád | Családok | Példák |
|---|---|---|
| PA klán | C3, C4, C24, C30, C37, C62, C74, C99 | TEV proteáz ( dohány savanyúság vírus ) |
| S1, S3, S6, S7, S29, S30, S31, S32, S39, S46, S55, S64, S65, S75 | Kimotripszin ( emlősök , pl. Bos taurus ) | |
| PB klán | C44, C45, C59, C69, C89, C95 | Amidofoszforibozil-transzferáz prekurzor (Homo sapiens ) |
| S45, S63 | Penicillin G aciláz prekurzor (Escherichia coli ) | |
| T1, T2, T3, T6 | Archaeális proteaszóma, béta komponens ( Thermoplasma acidophilum ) | |
| PC klán | C26, C56 | Gamma-glutamil-hidroláz ( Rattus norvegicus ) |
| S51 | Dipeptidáz E ( E. coli ) | |
| PD klán | C46 | Sünfehérje ( Drosophila melanogaster ) |
| N9, N10, N11 | A proton ATPáz V-típusú inteint tartalmazó katalitikus alegysége (Saccharomyces cerevisiae ) | |
| PE klán | P1 | Aminopeptidáz DmpA ( Ochrobactrum anthropi ) |
| T5 | Ornitin-acetil-transzferáz prekurzor (Saccharomyces cerevisiae ) |
A katalitikus triád variánsok következő alosztálya a pszeudoenzimek , amelyek triád mutációival katalitikusan inaktívak, de képesek kötő- vagy szerkezeti fehérjeként működni. [64] [65] Például a heparinkötő fehérje , az azurocidin a PA-klán tagja, de nukleofil helyett glicint, hisztidint pedig szerint tartalmaz. [66] Hasonlóképpen, az RHBDF1 az S54 család rombuszproteázainak homológja a nukleofil szerin helyett alaninnal. [67] [68] Egyes esetekben a pszeudoenzimek még mindig érintetlen katalitikus triádot tartalmazhatnak, de a fehérje többi részének mutációi megszüntetik a katalitikus aktivitást. A CA klán katalitikusan inaktív tagokat tartalmaz mutáns triádokkal (a kalpamodulin cisztein nukleofil helyett lizint tartalmaz) és ép triádokkal, de máshol inaktiválja a mutációkat (a patkány tesztin megtartja a Cys-His-Asn triádot). [69]
| Szupercsalád | Pszeudoenzimeket tartalmazó családok | Példák |
|---|---|---|
| C.A. klán | C1, C2, C19 | Calpamodulin |
| CD klán | C14 | CFLAR |
| SC klán | S9, S33 | Neuroligin |
| SK klán | S14 | ClpR |
| SR klán | S60 | Szerotranszferrin 2 domén |
| ST klán | S54 | RHBDF1 |
| PA klán | S1 | Azurocidin 1 |
| PB klán | T1 | PSMB3 |
A szerin és a cisztein proteázok evolúciós konvergenciája a sav-bázis nukleofil triádok azonos katalitikus szerveződése felé a különböző proteáz szupercsaládokban . A szubtilizin , [o] prolil oligopeptidáz , [p] TEV proteáz és papain triádja látható . ( EKT 1ST2 ) |
A treonin proteázok evolúciós konvergenciája az aktív hely azonos "N"-terminális szerveződéséhez. A [q] proteaszóma katalitikus treoninja és az ornitin-acetiltranszferáz látható. [r] ( EKT 1VRA ) |
A proteázenzimológia a konvergens evolúció legvilágosabb ismert példái közé tartozik. A triadikus aminosavak azonos geometriai elrendezése több mint 20 különálló enzimszupercsaládban fordul elő. Ezen szupercsaládok mindegyike a különböző szerkezeti redőkben lévő triádok azonos elrendezésének konvergens fejlődésének eredménye . Ennek az az oka, hogy a triád három maradékának, az enzimváznak és a szubsztrátnak a rendszerezésére korlátozott produktív módok állnak rendelkezésre. Ezek a példák az enzimek belső kémiai és fizikai korlátait tükrözik, ami az evolúciót az egyenértékű megoldások ismételt és független kereséséhez vezeti. [1] [2]
A szerin proteázok ugyanahhoz a triád geometriához konvergálnak, mint például a kimotripszin és a szubtilizin szupercsalád. Hasonló konvergens evolúció ment végbe a cisztein-proteázokkal, mint például a vírusos C3-proteáz és a papain szupercsaládokkal , amelyek a cisztein és a szerin proteolízis mechanizmusainak mechanikai hasonlóságai miatt közel azonos elrendezésbe konvergálnak. [2]
| szupercsalád | Család | Példák |
|---|---|---|
| CA | C1, C2, C6, C10, C12, C16, C19, C28, C31, C32, C33, C39, C47, C51, C54, C58, C64, C65, C66, C67, C70, C71, C76, C78, C83, C85, C86, C87, C93, C96, C98, C101 | Papain ( Karika papaya ) és calpain ( Homo sapiens ) |
| CD | C11, C13, C14, C25, C50, C80, C84 | Kaszpáz-1 ( Rattus norvegicus ) és szeparáz ( Saccharomyces cerevisiae ) |
| CE | C5, C48, C55, C57, C63, C79 | Adenaine ( 2-es típusú humán adenovírus ) |
| CF | C15 | Piroglutamil-peptidáz I ( Bacillus amyloliquefaciens ) |
| CL | C60, C82 | Sortáz A ( Staphylococcus aureus ) |
| CM | C18 | Hepatitis C vírus peptidáz 2 (hepatitis C vírus ) |
| CN | C9 | Sindbis vírus peptidáz nsP2 (Sindbis vírus) |
| CO | C40 | Dipeptidil-peptidáz VI ( Lysinibacillus sphaericus ) |
| CP | C97 | Peptidáz DeSI-1 ( Mus musculus ) |
| PA | C3, C4, C24, C30, C37, C62, C74, C99 | TEV proteáz ( dohány savanyúság vírus ) |
| PB | C44, C45, C59, C69, C89, C95 | Amidofoszforibozil-transzferáz prekurzor (Homo sapiens ) |
| PC | C26, C56 | Gamma-glutamil-hidroláz ( Rattus norvegicus ) |
| PD | C46 | Sünfehérje ( Drosophila melanogaster ) |
| PE | P1 | Aminopeptidáz DmpA ( Ochrobactrum anthropi ) |
| nincs hozzárendelve | C7, C8, C21, C23, C27, C36, C42, C53, C75 |
| szupercsalád | Család | Példák |
|---|---|---|
| SB | S8, S53 | Szubtilizin ( Bacillus licheniformis ) |
| SC | S9, S10, S15, S28, S33, S37 | Prolil oligopeptidáz ( Sus scrofa ) |
| SE | S11, S12, S13 | D-Ala-D-Ala peptidáz C ( Escherichia coli ) |
| SF | S24, S26 | Jelpeptidáz I ( Escherichia coli ) |
| SH | S21, S73, S77, S78, S80 | Citomegalovírus összeszerelő (humán herpeszvírus 5) |
| SJ | S16, S50, S69 | Lon-A peptidáz ( Escherichia coli ) |
| SK | S14, S41, S49 | Clp proteáz ( E. coli ) |
| ÍGY | S74 | A GA-1 fág nyaki folyamatának önhasító CIMCD fehérje (Bacillus fág GA-1) |
| SP | S59 | Nukleoporin 145 ( Homo sapiens ) |
| SR | S60 | Laktoferrin ( Homo sapiens ) |
| SS | S66 | Mureintetrapeptidáz LD-karboxipeptidáz ( Pseudomonas aeruginosa ) |
| UTCA | S54 | Rhomboid −1 ( Drosophila melanogaster ) |
| PA | S1, S3, S6, S7, S29, S30, S31, S32, S39, S46, S55, S64, S65, S75 | Kimotripszin A ( Bos taurus ) |
| PB | S45, S63 | Penicillin G aciláz prekurzor (Escherichia coli ) |
| PC | S51 | Dipeptidáz E ( E. coli ) |
| PE | P1 | Aminopeptidáz DmpA ( Ochrobactrum anthropi ) |
| nincs hozzárendelve | S48, S62, S68, S71, S72, S79, S81 |
A treonin proteázok a treonin aminosavat katalitikus nukleofilként használják. A ciszteintől és a szerintől eltérően a treonin egy másodlagos hidroxilcsoport (vagyis metilcsoportja van). Ez a metilcsoport erősen korlátozza a triád és a szubsztrát lehetséges orientációját, mivel a metil vagy az enzimvázzal, vagy egy hisztidinbázissal ütközik. [2] Amikor a szerin-proteáz nukleofilt treoninná mutálták, a metil több pozíciót foglalt el, amelyek többsége megakadályozta a szubsztrát kötődését. [70] Ezért a treonin-proteáz katalitikus maradéka az N - terminálisán van.
Ismeretes, hogy két evolúciósan független , különböző fehérjeredőkkel rendelkező enzim szupercsalád használja az N -terminális maradékot nukleofilként: a PB szupercsalád ( az Ntn-redőt használó proteaszómák) [31] és a PE szupercsalád ( acetiltranszferázok a DOM-redőt használva) [32 ] A teljesen eltérő fehérjeredők azt jelzik, hogy az aktív hely konvergens módon fejlődött ezeken a szupercsaládokon belül . [2] [25]
| szupercsalád | Család | Példák |
|---|---|---|
| PB klán | T1, T2, T3, T6 | Archean proteaszóma, béta komponens ( Thermoplasma acidophilum ) |
| PE klán | T5 | Ornitin-acetil-transzferáz ( Saccharomyces cerevisiae ) |
| Enzimek | |
|---|---|
| Tevékenység | |
| Szabályozás | |
| Osztályozás | |
| Típusok |
|