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1
Enzymatische Katalyse am Beispiel der Serinprotease
Chymotrypsin
2
Bedeutung der Reaktion
Proteasen: Enzyme, die Proteine hydrolisieren
Serinproteasen: Untergruppe der Proteasen mit Seringruppe im katalytischen Zentrum
Die Reaktion: Spaltung einer Amidbindung
HO
HN
NH2
O
O
Ala-Gly-Dipeptid
Peptidische Bindung
+ H2OHO
NH2 NH2
O
O
HO
+
Alanin Glycin
3
Amidhydrolyse unter alkalischen Bedingungen
R
HN R`
O
+ OH R
HN R`
O
OHH2O
OH
R
NH2
R´
O
HO
+
R
H2N R`
O
OH
Tetraedrische Zwischenstufe
R
NH2
R´
O
O
+H2O
OH
-
Amin Säure
4
Röntgenstruktur von -Chymotrypsin
5
Röntgenstruktur von -Chymotrypsin
6
Röntgenstruktur von -Chymotrypsin
7
Röntgenstruktur von -Chymotrypsin
8
Röntgenstruktur von -Chymotrypsin
9
Asp102
O
O
N
NO
H
H
His57
Ser195
Das aktive Zentrum der Serinproteasen: „Katalytische Triade“
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Asp102
O
O
N
NO
H
H
His57
Ser195
H
N
O
R
´R
1. Schritt: Bildung eines Enzym-Substrat-Komplexes
O
O
N
NO
H
H
11
Asp102
His57
Ser195
H
N
O
R
´R
2.Schritt: Bildung der tetraedrischen Zwischenstufe
O
O
N
NO
H
H
12
Asp102
His57
Ser195
H
N
O
R
´R
2.Schritt: Bildung der tetraedrischen Zwischenstufe
Erhöhte Nucleophilie der Ser-195-Gruppe durch einen
Protonenübertragung auf His-57
Erhöhte Nucleophilie der Ser-195-Gruppe durch einen
Protonenübertragung auf His-57
O
O
N
NO
H
H
13
Asp102
His57
Ser195
H
N
O
R
´R
2.Schritt: Bildung der tetraedrischen Zwischenstufe
Enzymatische Bindungstasche bindet die tetraedrische Zwischenstufe besonders gut ->G0
tet vergleichsweise niedrig
Enzymatische Bindungstasche bindet die tetraedrische Zwischenstufe besonders gut ->G0
tet vergleichsweise niedrig
O
O
N
N
O
H
H
H
N R
´R
O
14
Asp102
His57
Ser195
3.Schritt: Spaltung der Peptidbindung
O
O
N
N
O
H
H
H
N
RR´
O
15
Asp102
His57
Ser195
3.Schritt: Spaltung der Peptidbindung
Rückübertragung des Protons von His-57 auf das Substrat
Rückübertragung des Protons von His-57 auf das Substrat
O
O
N
N
O
H
R
O
16
Asp102
His57
Ser195
N
R´
H
H
4.Schritt: Freisetzung des Amins...
O
O
N
N
O
H
R
O
Asp102
His57
Ser195
H
H
O
...im Austausch mit Wasser
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O
O
N
N
O
H
R
O
H
O
H
Asp102
His57
Ser195
5.Schritt: Bildung der tetraedrischen Zwischenstufe
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O
O
N
N
O
H
R
O
H
H
O
Asp102
His57
Ser195
Asp102
His57
Ser195
5.Schritt: Bildung der tetraedrischen Zwischenstufe
Erneute Protonenübertragung auf His-57 erhöht die Nucleophilie des
Wassers
Erneute Protonenübertragung auf His-57 erhöht die Nucleophilie des
Wassers
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O
O
N
N
O
H
R
O
H
H
O
Asp102
His57
Ser195
Asp102
His57
Ser195
5.Schritt: Bildung der tetraedrischen Zwischenstufe
20
O
O
N
N
O
H
R
O
H
H
O
Asp102
His57
Ser195
Asp102
His57
Ser195
6.Schritt: Abspaltung der Säure
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O
O
N
N
O
H
R
O
H
H
O
Asp102
His57
Ser195
Asp102
His57
Ser195
6.Schritt: Abspaltung der Säure
Die abschließende Protonenübertragung auf Ser-195
schließt den Katalysecyclus
Die abschließende Protonenübertragung auf Ser-195
schließt den Katalysecyclus
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O
O
N
N
O
H
R
O
H
H
O
Asp102
His57
Ser195
Asp102
His57
Ser195
6.Schritt: Abspaltung der Säure
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