Принципы структурной организации белков - Г. Шульц 1982
Взаимодействия белок - лиганд
Центры связывания нуклеотидов
NAD-связывающие центры дегидрогеназ
Определены структуры четырех NAD-зависимых дегидрогеназ: лактатдегидрогеназы (LDH) [232], s-малатдегидрогеназы (MDH) 233], алькогольдегидрогеназы печени (ADH) и D-глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (GAPDH) [230, 231]. Эти ферменты катализируют перенос гидрид-иона из субстрата, по которому они названы, к атому С4 никотинамидного цикла NAD. Каждая субъединица фермента содержит один домен, связывающий NAD.
Все NAD-связывающие домены содержат параллельные ß-структуры с идентичной топологией. Домены гомологичны [91], поскольку для них характерна одна и та же сложная топология ß-складчатых листов (разд. 9-6). В частности, точно сохраняется расположение ß-структур в области связывания NAD, как схематично показано на рис. 7.7. Это консервативное пространственное расположение выдержало много аминокислотных замен: не существует какой-либо заметной гомологии аминокислотных последовательностей двух любых из этих доменов.
NAD присоединяется в вытянутой конформации. Присоединение NAD к любой из четырех дегидрогеназ в этой характерной конформации можно рассматривать как отражение подобия NAD-связывающих доменов. Адениновый и никотинамидный циклы удалены друг от друга на 14 Å, а их плоскости почти перпендикулярны друг другу. Целесообразно рассматривать аденозиновую и никотинамидную части NAD отдельно. Одной из причин этого является возможность возникновения самого NAD-связывающего домена за счет дупликации меньшей структурной единицы — шпильки Россмана (разд. 9.4). Как схематически показано на рис. 7.7, каждый мононуклеотидный фрагмент NAD присоединяется к одной шпильке Россмана.
Карман, предназначенный для связывания аденина, не является высокоспецифичным. Аденозин NAD связывается в кармане, который не строго специфичен к этому лиганду, а к ароматическим остаткам вообще. Единственным инвариантным остатком аденозин- связывающих центров у всех четырех дегидрогеназ является последний остаток первого ß-складчатого листа шпильки Россмана (рис. 5.12, б). Это — глицин; любой более крупный остаток помешал бы связыванию рибозильного фрагмента. Сохраняется также последний остаток второго ß-складчатого листа. Это — аспарагиновая кислота, которая образует водородную связь с атомом O-2' рибозы, имеющую решающее значение для способности ферментов различать NAD и NADP.
В дегидрогеназах LDH, ADH и MDH гидрид-ион связывает А- сторона никотинамида, а в GAPDH — В-сторона. Никотинамидный фрагмент NAD инвариантно связывается в полости, гидрофобной с одной стороны и гидрофильной с другой стороны, которая взаимодействует с субстратами, такими, как лактат, этанол, малат или глицеральдегидфoсфат. Гидрид-ион стереоспецифически переносится к никотинамиду. В LDH, ADH и MDH так называемая А-сторона [85] никотинамидного кольца взаимодействует с субстратами и принимает гидрид-ион, тогда как в GAPDH никотинамидное кольцо повернуто на 180° вокруг гликозидной связи, связывающей рибозу и никотинамид, за счет чего В-сторона оказывается под воздействием субстрата и принимает гидрид-ион. Такой относительный поворот, очевидно, обусловлен в случае NAD пространственными требованиями центра связывания.