3. enzymy a proteinove motory.pdf
TRANSCRIPT
Struktura a funkce biomakromolekulKBC/BPOL
3. Enzymy a proteinové motory
Ivo Frébort
Enzymová katalýza
Mechanismy enzymové katalýzy
oZtráta entropie při tvorbě komplexu ESoZtráta entropie při tvorbě komplexu ESoDestabilizace komplexu ES oKovalentní katalýzaoObecná acidobazická katalýza
K t lý k ý i toKatalýza kovovým iontemoPřiblížení a orientace reaktivních skupin
Ztráta entropie komplexu ES
Příklady kovalentní katalýzy: NAD(P)+ dehydrogenasy
Acidobazická katalýza
o Katalýza při které je v přechodovém stavu přenášen protonpřenášen proton
o Specifická acidobazická katalýza spočívá v difúzi H+ nebo OH- do aktivního místa
o Obecná acidobazická katalýza probíhá za účasti bazí jiných než H+ a OH-, které zprostředkovávají přenos H+ v komplexu ES
Serinové proteasy
Trypsin, chymotrypsin, elastasa, thrombin, subtilisin, plasminKombinace kovalentní a obecné acidobazické katalýzy
o Ser je součástí katalytické triády His-57, Asp-102, Ser-195 o Asp-102 udržuje His-57 ve správné orientacio His-57 působí jako obecná kyselina a zásadao Ser-195 vytváří kovalentní vazbu se štěpeným peptidemo Tvorba kovalentní vazby mění koformaci uhlíku z trigonální nao Tvorba kovalentní vazby mění koformaci uhlíku z trigonální na
tetrahedrálnío Tetrahedrální oxyaniontový intermediát je stabilizován H-
vazbami s N Gly-193 and Ser-195
Aktivní místo Ser proteas
Aspartátové proteasy
Pepsin, chymosin, cathepsin, renin, HIV-1 protease
Vš h b h jí d ě A id kti í í těo Všechny obsahují dvě Asp residua v aktivním místěo Tyto dva Asp pracují společně jako silný acidobazický
katalyzátoro Jeden Asp má relativně nízké pKa, druhý relativně vysoké pKa
o Deprotonovaný Asp se chová jako báze, je schopne přijmout proton z HOH, a tvoří OH- v přechodovém komplexuD hý A h á j k k li dště j to Druhý Asp se chová jako kyselina, odštěpuje proton a podporuje tak vytváření tetrahedrálního intermediátu
o V pepsinu, jeden Asp má pKa 1.4, druhý 4.3
Reakce Asp proteas
Lysozym
o Lysozym hydrolyzuje polysacharidy a štěpí t k b ěč tě ěkt ý h b kté iítak buněčnou stěnu některých baktérií
o Lysozym ze slepičího vaječného bílku -129 residuí, 4 disulfové můstky
o První enzym jehož struktura byla určenaX-ray krystalografií (David Phillips 1965)X ray krystalografií (David Phillips, 1965)
Reakce lysozymu
Adenylát kinasa
d i h
Motorové proteiny – dyneiny a kinesiny
zprostředkovávají pohyb prostřednictvím mikrotubulí
motor
stalk
head
Dynein (approximate
domain thatinteracts with
microtubule stalk domain
N-terminal heavychain motor
domains (heads)
Kinesin I
hinge light chains
C-terminal tail domains
domain ( ppstructure) Kinesin I
Tubulin a mikrotubuly
Základní komponenty cytoskeletonuo Microtubuly jsou duté, válcové polymery
tvořené tubulinovými dimeryo 13 tubulinových monomerů na otočkuo Dimery asociují na "plus" konec a disociují z
"minus" konceo Mikrotubuly jsou základní složkyo Mikrotubuly jsou základní složky
cytoskeletonu, cilií a bičíku
Tubulin a mikrotubuly
Mikrotubuly v ciliích a bičíku
o MT jsou základní struktury cilií a bičíkuo MT jsou základní struktury cilií a bičíkuo Cilie se vlní; bičíky rotují – vše řízeno ATP!o Dynein „kráčí“ nebo „klouzá“ podél MTs a
způsobuje ohyb jedné MT vzhledem k druhéo Pohyb dyneinu je řízen hydrolýzou ATP
Mikrotubuly v ciliích
Mikrotubuly a pohyb organel v buňce
o Dráhy pro"molekulární motory" o MT také umožňují pohyb organel a částic v
buňceo V axonech, dyneiny transportují organely od +
k - konci, např. směrem k jádruo Kinesiny transportují organely od - k + konci, y p j g y ,
např. směrem od jádra
Pohyb organel
Struktura kinesinu
cargo vesicle
kinesin
ule
scaffolding protein
receptor
mic
rotu
bu
inactive kinesin
Pohyb kinesinu po mikrotubulích
Proteinové motory ve svalech
Morfologie svalu
o Svazek vláken obsahuje stovky myofibril o Každá myofibrila je svazek sarkomerůo Každý sarkomer je ukončen transversální tubulí (t-tubule)o Každý sarkomer je ukončen transversální tubulí (t-tubule)
tvořené membránouo Povrch sarkomerů je pokryt by sarkoplasmatickým retikulem
(SR)o Nervové impulsy přicházející do svalu produkují "akční
potenciál", který se šíří sarkolemovou membránou a do vláken sítí t tubulívláken sítí t-tubulí
o Signál indukuje uvolnění Ca2+ ze SR o Ca2+ ionty se vážou do specifických míst na vláknech a
indukují kontrakci, relaxace je doprovázena pumpováním Ca2+ zpět do SR
Struktura silného vlákna
o Myosin - 2 těžké a 4 lehké podjednotkyo Těžké podjednotky - 230 kDao Lehké podjednotky - 2 x 2 různé, 20 kDao "Hlava" těžké podjednotky má ATPasovou aktivitu -
hydrolýza ATP zde řídí kontrakci svalu
Akce myosinu řízená Ca2+
Ca - myosin
Myosin - ATP
v07.tropotropo.mov