Den katalytiske triade er et sæt af tre koordinerede aminosyrer, der kan findes på det aktive sted for nogle enzymer . [1] [2] Katalytiske triader findes oftest i hydrolase- og transferaseenzymer (f.eks. proteaser , amidaser , esteraser , acylaser, lipaser og β-lactamaser ). Den syre -base - nukleofile triade er et almindeligt motiv for dannelsen af en nukleofil rest til kovalent katalyse . Resterne danner et ladningsrelænetværk for at polarisere og aktivere nukleofilen, som angriber substratet og danner et kovalent mellemprodukt, som derefter hydrolyseres for at frigive produktet og regenerere det frie enzym. Nukleofilen er oftest aminosyren serin eller cystein , men nogle gange threonin eller endda selenocystein . Den tredimensionelle struktur af et enzym kombinerer triadiske rester i præcis orientering, selvom de kan være langt fra hinanden i rækkefølge ( primær struktur ). [3]
Bortset fra den divergerende udvikling af funktion (og endda triadenukleofilen), viser katalytiske triader nogle af de bedste eksempler på konvergent evolution . Kemiske begrænsninger af katalyse har resulteret i, at den samme struktur af katalytiske steder har udviklet sig uafhængigt i mindst 23 forskellige superfamilier . [2] Som en konsekvens heraf er deres virkningsmekanisme en af de mest undersøgte i biokemi . [4] [5]
Enzymerne trypsin og chymotrypsin blev først oprenset i 1930'erne. [6] For disse blev serin identificeret som en katalytisk nukleofil (ved modifikation af diisopropylfluorphosphat ) i 1950'erne. [7] Strukturen af chymotrypsin blev undersøgt ved røntgenkrystallografi i 1960'erne, hvilket viste orienteringen af den katalytiske triade i det aktive sted. [8] Andre proteaser, der er blevet sekventeret og justeret for at afsløre en familie af beslægtede proteaser [9] [10] [11] omtales nu som S1-familien. På samme tid blev lignende triader fundet i strukturerne af evolutionært ubeslægtede papain- og subtilisinproteaser . I slutningen af 1960'erne blev en "charge relay"-mekanisme foreslået, som involverer aktivering af nukleofilen af andre medlemmer af triaden. [12] Efterhånden som flere proteasestrukturer blev undersøgt ved røntgenkrystallografi i 1970'erne og 80'erne , blev der fundet homologe (f.eks. TEV-protease ) og lignende (f.eks. papain) triader. [13] [14] [15] MEROPS klassifikationssystemet i 1990'erne og 2000'erne begyndte at klassificere proteaser i strukturelt beslægtede enzym superfamilier og fungerer således som en database over konvergent udvikling af triader i mere end 20 superfamilier. [16] [17] Forståelse af, hvordan de kemiske begrænsninger på evolution førte til konvergensen af så mange familier af enzymer med den samme triadegeometri opstod i 2010'erne. [2]
Siden den første opdagelse af katalytiske triader har deres præcise katalytiske mekanisme været genstand for flere og mere detaljerede undersøgelser. I 1990'erne og 2000'erne blev der lagt særlig vægt på spørgsmålet om, hvorvidt lavbarriere hydrogenbindinger fremmer katalyse, [18] [19] [20] eller almindelig hydrogenbinding er nok til at forklare mekanismen. [21] [22] Det store arbejde med ladningsrelæ-kovalent katalyse, der anvendes af katalytiske triader, har resulteret i, at denne mekanisme er den bedst karakteriserede i hele biokemien. [4] [5]
Enzymer, der indeholder en katalytisk triade, bruger den til en af to typer reaktioner: enten til at spalte et substrat ( hydrolase ) eller til at overføre en del af substratet til et andet substrat ( transferaser ). Triader er et indbyrdes afhængigt sæt af rester i det aktive sted af et enzym og virker sammen med andre rester (f.eks. bindingssted og oxyanionhul) for at opnå nukleofil katalyse. Disse triaderester virker sammen for at gøre det nukleofile element meget reaktivt og danner et kovalent mellemprodukt med substratet, som derefter opløses for at fuldføre katalysen.
Katalytiske triader udfører kovalent katalyse under anvendelse af resten som en nukleofil. Reaktiviteten af den nukleofile rest øges af de funktionelle grupper af andre medlemmer af triaden. Nukleofilen er polariseret og orienteret af basen, som selv binder og stabiliseres af syren.
Katalysen udføres i to trin. For det første angriber den aktiverede nukleofil carbonylcarbonet og får carbonyloxygen til at acceptere et elektronpar, hvilket resulterer i et tetraedrisk mellemprodukt . Den negative ladningsopbygning på dette mellemprodukt stabiliseres normalt af et oxyanionhul i det aktive sted. Mellemproduktet kollapser derefter tilbage til en carbonyl, kasserer den første halvdel af substratet, men efterlader den anden halvdel stadig kovalent bundet til enzymet som et acylenzymmellemprodukt. Selvom generel syrekatalyse af ødelæggelsen af det første og andet tetraedriske mellemprodukt kan forekomme via den vej, der er vist i diagrammet, er beviserne, der understøtter denne mekanisme med chymotrypsin [23] blevet omstridt. [24]
Det andet trin af katalyse er adskillelsen af det mellemliggende acylenzym ved at angribe det andet substrat. Hvis dette substrat er vand, vil resultatet være hydrolyse; hvis det er et organisk molekyle, så er resultatet en overførsel af det molekyle til det første substrat. Angreb på det andet substrat danner et nyt tetraedrisk mellemprodukt, som nedbrydes ved at udstøde enzymets nukleofil, frigive det andet produkt og regenerere det frie enzym.
Sidekæden af den nukleofile rest udfører kovalent katalyse på substratet . Det enlige elektronpar, der er til stede på oxygen eller svovl, angriber det elektropositive carbonylcarbon . [3] De 20 naturlige biologiske aminosyrer indeholder ikke nok nukleofile funktionelle grupper til mange komplekse katalytiske reaktioner . Inklusionen af en nukleofil i triaden øger dens reaktivitet til effektiv katalyse. De mest almindeligt anvendte nukleofiler er hydroxyl (OH) af serin og thiol /thiolat-ion (SH/S- ) af cystein . [2] Alternativt anvender threoninproteaser en sekundær threoninhydroxyl , men på grund af sterisk hindring af den yderligere sidekæde-methylgruppe , bruger sådanne proteaser deres N - terminale amid som base i stedet for en enkelt aminosyre. [1] [25]
Brugen af oxygen eller svovl som det nukleofile atom forårsager mindre forskelle i katalyse. Sammenlignet med oxygen gør den ekstra d-orbital af svovl det større (med 0,4 Å) [26] og blødere, gør det muligt for det at danne længere bindinger (d C-X og d X-H er 1,3 gange større) og giver en lavere værdi af p K a (med 5 enheder). [27] Derfor afhænger serin, mere end cystein, af den optimale orientering af medlemmerne af syre-base-triaden for at sænke dens pK a for at opnå katalytisk konsensuel deprotonering. [2] Cysteins lave pKa virker ufordelagtigt for det til at løse det første tetraedriske mellemprodukt, da uproduktiv reversering af det oprindelige nukleofile angreb er et mere gunstigt nedbrydningsprodukt. Triadens base er således fortrinsvis orienteret mod protonering af det fraspaltelige gruppeamid for at sikre, at det udstødes, hvilket efterlader enzymets svovl kovalent bundet til N-terminalen af substratet. Endelig kræver adskillelse af acylenzymet (for at frigive substratets C-terminal) re-protonering af serin, mens cystein kan undslippe som S- . Ud fra den steriske virknings synsvinkel danner cysteinsvovl også længere bindinger og har en større van der Waals-radius og kan, når det er muteret til serin, fanges i uproduktive orienteringer i det aktive sted.
Meget sjældent bruges selenatomet i aminosyren selenocystein som en nukleofil. [28] Den deprotonerede tilstand af Se er stærkt foretrukket i den katalytiske triade.
Da ingen naturligt forekommende aminosyrer er stærkt nukleofile, polariserer og deprotonerer basen i den katalytiske triade nukleofilen for at øge dens reaktivitet. [3] Derudover protonerer han det første produkt til at fremme hans afgang fra gruppen.
Basen er oftest histidin, da dens pKa muliggør effektiv alkalisk katalyse, hydrogenbinding med en sur rest og deprotonering af den nukleofile rest . [1] β-lactamaser såsom TEM-1 bruger en lysinrest som base. Da pKa af lysin er meget høj (pKa = 11), virker glutamat og flere andre rester som en syre, der stabiliserer dens deprotonerede tilstand under den katalytiske cyklus. [29] [30] Threoninproteaser bruger deres N -terminale amid som base, fordi den steriske methylforskydning af det katalytiske threonin forhindrer andre rester i at være tæt nok sammen. [31] [32]
Det sure medlem af triaden danner en hydrogenbinding med baseresten. Dette flader hovedresten ud, begrænser rotationen af dens sidekæde og polariserer den, og stabiliserer dens positive ladning. [3] To aminosyrer har sure sidekæder ved fysiologisk pH (aspartat eller glutamat) og er derfor mest almindeligt anvendt til dette medlem af triaden. Cytomegalovirus protease bruger et par histidiner, den ene som sædvanlig og den anden som en syre. [1] Den anden histidin er ikke en så effektiv syre som den mere almindelige aspartat eller glutamat, hvilket resulterer i lavere katalytisk effektivitet. I nogle enzymer er det sure medlem af triaden mindre nødvendigt, og nogle fungerer kun som en dyade. For eksempel bruger papain [b] asparagin som sit tredje medlem af triaden, som orienterer histidinbasen, men ikke fungerer som en syre. På samme måde indeholder proteasen fra hepatitis A-virus [c] bestilt vand på det sted, hvor syreresten skal være.
Serin-histidin-aspartat-motivet er et af de mest detaljerede katalytiske motiver i biokemi. [3] Et eksempel på denne triade er chymotrypsin, [d] en model serinprotease fra PA-superfamilien, som bruger sin triade til at hydrolysere proteinrygrad. Aspartat er hydrogenbundet til histidin, hvilket øger pKa af dets imidazolnitrogen fra 7 til ca. 12. Dette gør det muligt for histidin at fungere som et kraftfuldt generelt stillads og aktivere serin-nukleofilen. Den har også et oxyanionhul sammensat af adskillige rygradamider, som stabiliserer ladningsopbygning på mellemprodukter. Histidinbasen hjælper den første udgående gruppe ved at donere en proton og aktiverer også det hydrolytiske vandige substrat ved at trække en proton tilbage, da den resterende OH angriber det mellemliggende acylenzym.
Den samme triade har også udviklet sig konvergent til α/β hydrolaser, såsom nogle lipaser og esteraser , men orienteringen af triademedlemmerne er omvendt. [33] [34] Derudover har hjerneacetylhydrolase (som har samme form som det lille G-protein ) også vist sig at have denne triade. Den tilsvarende Ser-Gis-Glu-triade bruges i acetylcholinesterase .
Den næstmest studerede triade er cystein-histidin-aspartat-motivet. [2] Flere familier af cysteinproteaser [e] og papain [f] bruger dette sæt af triader . Triaden fungerer på samme måde som serinproteasetriaderne med nogle bemærkelsesværdige forskelle. På grund af den lave pKa af cystein varierer betydningen af Asp for katalyse, og nogle cysteinproteaser er effektivt Cys-His dyader (f.eks. hepatitis A-virusprotease ) , mens cystein hos andre deprotoneres, før katalyse begynder ( fx papain). [35] Denne triade bruges også af nogle amidaser, såsom N-glycanase, til at hydrolysere ikke-peptidiske CN-bindinger. [36]
Cytomegalovirus protease [g] triaden bruger histidin som medlemmer af både syre- og basetriaden. Fjernelse af syren histidin resulterer kun i et 10-fold tab af aktivitet (sammenlignet med mere end 10.000 gange, når aspartat fjernes fra chymotrypsin). Denne triade er blevet fortolket som en mulig måde at skabe et mindre aktivt enzym til at kontrollere nedbrydningshastigheden. [25]
En usædvanlig triade findes i seldolizin-proteaser. [h] Den lave pK a-værdi af glutamatcarboxylatgruppen betyder, at den kun fungerer som base i triaden ved meget lav pH . Denne triade antages at være en tilpasning til et specifikt miljø, såsom sure varme kilder (såsom cumamolysin ) eller cellulære lysosomer (såsom tripeptidylpeptidase ). [25]
Den endoteliale protease vasohibin [i] bruger cystein som nukleofil, men serin til at koordinere histidinbasen. [37] [38] Selvom serin er en svag syre, er det stadig effektivt til at orientere histidin i den katalytiske triade. Nogle homologer indeholder alternativt threonin i stedet for serin på det sure sted.
Threoninproteaser, såsom proteasom -underenheden [j] og ornithin-acyltransferase [k] anvender den sekundære hydroxyl af threonin på en måde svarende til anvendelsen af den primære hydroxyl af serin. [31] [32] Men på grund af den steriske interferens af den yderligere methylgruppe af threonin, er hovedmedlemmet i triaden dit amid, som polariserer ordnet vand, som igen deprotonerer den katalytiske hydroxyl for at øge dens reaktivitet. [1] [25] På samme måde er der ækvivalente konfigurationer med kun serin og cystein, såsom penicillin acylase G [l] og penicillin acylase V [m] , der evolutionært er relateret til proteasomproteaser. Igen bruger de deres N -terminale amid som base.
Denne usædvanlige triade forekommer kun i én superfamilie af amidaser. I dette tilfælde polariserer lysin den midterste serin. [39] Den midterste serin danner derefter to stærke hydrogenbindinger med den nukleofile serin for at aktivere den (den ene med sidekædens hydroxyl og den anden med rygradsamidet). Den midterste serin holdes i en usædvanlig cis- orientering for at lette præcise kontakter med de to andre triaderester. Triaden er også usædvanlig, idet lysin og cisserin fungerer som basen til at aktivere den katalytiske serin, men den samme lysin fungerer også som et syremedlem og danner også vigtige strukturelle kontakter. [40]
Den sjældne, men naturligt forekommende aminosyre selenocystein (Sec) kan også findes som en nukleofil i nogle katalytiske triader. [28] Selenocystein ligner cystein, men indeholder et selenatom i stedet for svovl. Et eksempel er det aktive sted for thioredoxinreduktase, som bruger selen til at reducere disulfidet i thioredoxin.
Ud over naturlige typer af katalytiske triader er proteinteknologi blevet brugt til at skabe enzymvarianter med ikke-native aminosyrer eller fuldsyntetiske aminosyrer. [41] Katalytiske triader er også blevet indsat i ikke-katalytiske proteiner eller proteinefterligninger.
Oxygennukleofilen af subtilisin (serinprotease) er erstattet af svovl, [42] [43] selen [44] eller tellur . [45] Cystein og selenocystein blev indsat ved mutagenese , mens den ikke-naturlige aminosyre, tellurocystein, blev indsat ved hjælp af auxotrofe celler fodret med syntetisk tellurocystein. Alle disse grundstoffer er i den 16. kolonne i det periodiske system ( chalcogens ), så de har lignende egenskaber. [46] [47] I hvert tilfælde reducerede ændring af nukleofil aktiviteten af enzymets protease, men øgede den anden aktivitet. Svovlnukleofilen forbedrede aktiviteten af transferase (nogle gange kaldet subtiligase) enzymer. Selen- og tellurnukleofiler omdannede enzym til oxidoreduktase Når TEV-proteasenukleofilen blev omdannet fra cystein til serin, var dens proteaseaktivitet stærkt reduceret, men kunne genoprettes ved styret udvikling. [48]
Ikke-katalytiske proteiner blev brugt som stilladser, katalytiske triader blev indsat i dem, som derefter blev forbedret ved rettet evolution. Ser-His-Asp-triaden blev indsat i antistoffet [49] såvel som i en række andre proteiner. [50] Tilsvarende er katalytiske triade-efterligninger blevet skabt i små organiske molekyler såsom diaryldiselenid, [51] [52] og kortlagt på større polymerer såsom Merrifield-harpikser , [53] og selvsamlende korte peptidnanostrukturer. [54]
Kompleksiteten af det aktive site-netværk forårsager, at resterne involveret i katalyse (og resterne i kontakt med dem) bliver meget evolutionært konserverede . [55] Der er dog eksempler på divergerende evolution i katalytiske triader, både i den katalyserede reaktion og i resterne brugt i katalysen. Triaden forbliver kernen i det aktive center, men er evolutionært tilpasset til at udføre forskellige funktioner. [56] [57] Nogle proteiner, kaldet pseudoenzymer , udfører ikke-katalytiske funktioner (f.eks. regulering ved hæmmende binding) og har akkumulerede mutationer, der inaktiverer deres katalytiske triade. [58]
Katalytiske triader udfører kovalent katalyse gennem et mellemliggende acylenzym. Hvis dette mellemprodukt er opløseligt i vand, forekommer hydrolyse af substratet. Men hvis mellemproduktet opløses ved at angribe et andet substrat, så virker enzymet som en transferase . For eksempel resulterer et angreb af en acylgruppe i en acyltransferasereaktion. Adskillige familier af transferaseenzymer har udviklet sig fra hydrolaser gennem tilpasning, der udelukker vand og favoriserer andet substratangreb. [59] I forskellige medlemmer af α/β-hydrolase-superfamilien er Ser-His-Asp-triaden tunet af omgivende rester til at udføre mindst 17 forskellige reaktioner. [34] [60] Nogle af disse reaktioner opnås også ved mekanismer, der ændrer dannelsen eller adskillelsen af acylenzymmellemproduktet, eller som ikke fortsætter gennem acylenzymmellemproduktet.
Derudover er en alternativ transferasemekanisme blevet udviklet af amidophosphoribosyltransferase , som har to aktive steder. [n] I det første aktive sted hydrolyserer cysteintriaden glutaminsubstratet for at frigive fri ammoniak. Ammoniakken diffunderer derefter gennem en indre tunnel i enzymet til det andet aktive sted, hvor det overføres til det andet substrat. [61] [62]
Divergerende udvikling af rester af aktive steder er langsom på grund af stærke kemiske begrænsninger. Nogle protease -superfamilier har dog udviklet sig fra en nukleofil til en anden. Dette kan ske, hvis en superfamilie (med samme proteinstruktur ) indeholder familier , der bruger forskellige nukleofiler. [48] Sådanne nukleofile substitutioner er forekommet flere gange i løbet af evolutionens historie, men mekanismerne, hvorved dette sker, er stadig uklare. [17]
I protease-superfamilier, der indeholder en blanding af nukleofiler (f.eks. PA-klanen), betegnes familier ved deres katalytiske nukleofiler (C = cysteinproteaser, S = serinproteaser).
| Superfamilie | Familier | Eksempler |
|---|---|---|
| Klan PA | C3, C4, C24, C30, C37, C62, C74, C99 | TEV protease ( tobak pickle virus ) |
| S1, S3, S6, S7, S29, S30, S31, S32, S39, S46, S55, S64, S65, S75 | Chymotrypsin ( pattedyr , f.eks. Bos taurus ) | |
| Klan PB | C44, C45, C59, C69, C89, C95 | Amidophosphoribosyltransferase precursor (Homo sapiens ) |
| S45, S63 | Penicillin G acylase precursor (Escherichia coli ) | |
| T1, T2, T3, T6 | Archaeal proteasom, beta-komponent ( Thermoplasma acidophilum ) | |
| PC klan | C26, C56 | Gamma-glutamylhydrolase ( Rattus norvegicus ) |
| S51 | Dipeptidase E ( E. coli ) | |
| Klan PD | C46 | Pindsvineprotein ( Drosophila melanogaster ) |
| N9, N10, N11 | Katalytisk underenhed A af proton ATPase V-type indeholdende intein (Saccharomyces cerevisiae ) | |
| Klan PE | P1 | Aminopeptidase DmpA ( Ochrobactrum anthropi ) |
| T5 | Ornithin-acetyltransferase-precursor (Saccharomyces cerevisiae ) |
Den næste underklasse af katalytiske triadevarianter er pseudoenzymer , som har triademutationer, der gør dem katalytisk inaktive, men i stand til at fungere som bindende eller strukturelle proteiner. [64] [65] For eksempel er det heparinbindende protein azurocidin medlem af PA-klanen, men med glycin i stedet for nukleofil og serin i stedet for histidin. [66] Tilsvarende er RHBDF1 en homolog af de rhomboide proteaser i S54-familien med alanin i stedet for det nukleofile serin. [67] [68] I nogle tilfælde kan pseudoenzymer stadig have en intakt katalytisk triade, men mutationer i resten af proteinet fjerner den katalytiske aktivitet. CA-klanen indeholder katalytisk inaktive medlemmer med mutanttriader (calpamodulin har en lysin i stedet for en cysteinnukleofil) og med intakte triader, men inaktiverer mutationer andre steder (rottetestin bevarer Cys-His-Asn-triaden). [69]
| Superfamilie | Familier, der indeholder pseudoenzymer | Eksempler |
|---|---|---|
| Klanen C.A. | C1, C2, C19 | Calpamodulin |
| CD klan | C14 | CFLAR |
| Klan SC | S9, S33 | Neuroligin |
| Klanen SK | S14 | ClpR |
| Klan SR | S60 | Serotransferrin 2 domæne |
| Klanen ST | S54 | RHBDF1 |
| Klan PA | S1 | Azurocidin 1 |
| Klan PB | T1 | PSMB3 |
Evolutionær konvergens af serin- og cysteinproteaser mod den samme katalytiske organisation af syre-base nukleofile triader i forskellige protease-superfamilier . Vist er triaderne af subtilisin , [o] prolyl-oligopeptidase , [p] TEV-protease og papain . ( FBF 1ST2 ) |
Evolutionær konvergens af threoninproteaser til den samme "N"-terminale organisation af det aktive sted. Den katalytiske threonin af proteasomet [q] og ornithin-acetyltransferase er vist. [r] ( PDB 1VRA ) |
Proteaseenzymologi giver nogle af de klarest kendte eksempler på konvergent evolution. Det samme geometriske arrangement af triadiske rester forekommer i mere end 20 separate enzymsuperfamilier. Hver af disse superfamilier er resultatet af konvergent udvikling af det samme arrangement af triader inden for forskellige strukturelle folder . Dette skyldes, at der er begrænsede produktive måder at organisere de tre rester af triaden, enzymrygraden og substratet på. Disse eksempler afspejler de indre kemiske og fysiske begrænsninger af enzymer, hvilket fører evolutionen til en gentagen og uafhængig søgen efter ækvivalente løsninger. [1] [2]
Serinproteaser konvergerer til den samme triadegeometri, såsom chymotrypsin- og subtilisin-superfamilierne. En lignende konvergent udvikling er sket med cysteinproteaser såsom den virale C3-protease og papainsuperfamilier . Disse triader konvergerer til et næsten identisk arrangement på grund af mekanistiske ligheder i mekanismerne for cystein- og serinproteolyse. [2]
| superfamilie | Familie | Eksempler |
|---|---|---|
| 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 ) og calpain ( Homo sapiens ) |
| CD | C11, C13, C14, C25, C50, C80, C84 | Caspase-1 ( Rattus norvegicus ) og separase ( Saccharomyces cerevisiae ) |
| CE | C5, C48, C55, C57, C63, C79 | Adenaine ( humant adenovirus type 2) |
| CF | C15 | Pyroglutamyl peptidase I ( Bacillus amyloliquefaciens ) |
| CL | C60, C82 | Sortase A ( Staphylococcus aureus ) |
| CM | C18 | Hepatitis C virus peptidase 2 (hepatitis C virus ) |
| CN | C9 | Sindbis virus peptidase nsP2 (Sindbis virus) |
| CO | C40 | Dipeptidylpeptidase VI ( Lysinibacillus sphaericus ) |
| CP | C97 | Peptidase DeSI-1 ( Mus musculus ) |
| PA | C3, C4, C24, C30, C37, C62, C74, C99 | TEV protease ( tobak pickle virus ) |
| PB | C44, C45, C59, C69, C89, C95 | Amidophosphoribosyltransferase precursor (Homo sapiens ) |
| PC | C26, C56 | Gamma-glutamylhydrolase ( Rattus norvegicus ) |
| PD | C46 | Pindsvineprotein ( Drosophila melanogaster ) |
| PE | P1 | Aminopeptidase DmpA ( Ochrobactrum anthropi ) |
| ikke tildelt | C7, C8, C21, C23, C27, C36, C42, C53, C75 |
| superfamilie | Familie | Eksempler |
|---|---|---|
| SB | S8, S53 | Subtilisin ( Bacillus licheniformis ) |
| SC | S9, S10, S15, S28, S33, S37 | Prolyl oligopeptidase ( Sus scrofa ) |
| SE | S11, S12, S13 | D-Ala-D-Ala peptidase C ( Escherichia coli ) |
| SF | S24, S26 | Signalpeptidase I ( Escherichia coli ) |
| SH | S21, S73, S77, S78, S80 | Cytomegalovirus assembler (human herpes virus 5) |
| SJ | S16, S50, S69 | Lon-A peptidase ( Escherichia coli ) |
| SK | S14, S41, S49 | Clp-protease ( E. coli ) |
| SÅ | S74 | Selvspalende protein CIMCD af halsprocessen af fag GA-1 (Bacillus fag GA-1) |
| SP | S59 | Nukleoporin 145 ( Homo sapiens ) |
| SR | S60 | Lactoferrin ( Homo sapiens ) |
| SS | S66 | Mureintetrapeptidase LD-carboxypeptidase ( Pseudomonas aeruginosa ) |
| ST | S54 | Rhomboid −1 ( Drosophila melanogaster ) |
| PA | S1, S3, S6, S7, S29, S30, S31, S32, S39, S46, S55, S64, S65, S75 | Chymotrypsin A ( Bos taurus ) |
| PB | S45, S63 | Penicillin G acylase precursor (Escherichia coli ) |
| PC | S51 | Dipeptidase E ( E. coli ) |
| PE | P1 | Aminopeptidase DmpA ( Ochrobactrum anthropi ) |
| ikke tildelt | S48, S62, S68, S71, S72, S79, S81 |
Threoninproteaser bruger aminosyren threonin som en katalytisk nukleofil. I modsætning til cystein og serin er threonin en sekundær hydroxyl (det vil sige, den har en methylgruppe). Denne methylgruppe begrænser i høj grad de mulige orienteringer af triaden og substratet, da methylen kolliderer med enten enzymrygraden eller en histidinbase. [2] Da serinprotease-nukleofilen blev muteret til threonin, indtog methylen flere positioner, hvoraf de fleste forhindrede substratbinding. [70] Derfor er den katalytiske rest af threoninproteasen ved dens N - terminale ende.
Det er kendt, at to evolutionært uafhængige superfamilier af enzymer med forskellige proteinfoldninger bruger den N -terminale rest som en nukleofil: PB-superfamilien (proteasomer ved hjælp af Ntn-folden) [31] og PE-superfamilien ( acetyltransferaser ved hjælp af DOM-folden) [32 ] fuldstændigt forskellige proteinfoldninger indikerer, at det aktive sted har udviklet sig konvergent inden for disse superfamilier. [2] [25]
| superfamilie | Familie | Eksempler |
|---|---|---|
| PB klan | T1, T2, T3, T6 | Arkæisk proteasom, beta-komponent ( Thermoplasma acidophilum ) |
| PE klan | T5 | Ornithinacetyltransferase ( Saccharomyces cerevisiae ) |
| Enzymer | |
|---|---|
| Aktivitet | |
| Regulering | |
| Klassifikation | |
| Typer |
|