Hvorfor har pepsin en negativ ladning ved meget lav pH-værdi? En analyse af bevarede ladede rester i aspartiske proteinaser

Abstract

Pepsin har flere egenskaber, som er markant forskellige fra dem, der er almindelige for andre proteiner. Det har et meget lavt pH-optimum for hydrolyse af forskellige substrater og en høj aktivitet ved pH 2. Dette indebærer en meget stabil tertiær struktur under forhold, hvor mange proteiner er fuldt denaturerede. Disse egenskaber hos pepsin er afgørende for dets fysiologiske funktion, som finder sted under de ekstremt sure forhold i mavelumenet. Her udsættes de udfoldede hydrofobiske kerner af de proteiner, der skal spaltes, for det første hydrolytiske angreb fra pepsin. En anden meget specifik egenskab ved pepsin er dets ekstremt lave isoelektriske punkt. Det har en negativ nettoladning i området med lave pH-værdier, herunder den pH-værdi, der er optimal for katalytisk aktivitet. De proteiner, der skal spaltes, har en positiv nettoladning i dette pH-område. Disse molekylære egenskaber ved pepsin er tæt indbyrdes afhængige, da de alle er en følge af de ladede gruppers specifikke placering og interaktion i enzymets tredimensionelle fold. Data om den raffinerede svinepepsin A-struktur med en opløsning på 1,8 Å (Sielecki et al., 1990) har peget i retning af deres forklaring. Svinepepsin er også blevet raffineret ved 2,3 Å opløsning i den monokliniske krystalform af Abad-Zapatero et al. (1990) og i den hexagonale krystalform af Cooper et al. (1990).