Miksi pepsiinillä on negatiivinen varaus hyvin alhaisessa pH:ssa? An Analysis of Conserved Charged Residues in Aspartic Proteinases

Abstract

Pepsiinillä on useita ominaisuuksia, jotka poikkeavat selvästi muiden proteiinien ominaisuuksista. Sillä on hyvin matala pH-optimi eri substraattien hydrolyysille ja korkea aktiivisuus pH:ssa 2. Tämä viittaa erittäin vakaaseen tertiäärirakenteeseen olosuhteissa, joissa monet proteiinit ovat täysin denaturoituneet. Nämä pepsiinin ominaisuudet ovat ratkaisevia sen fysiologiselle toiminnalle, joka tapahtuu mahalaukun luumenin äärimmäisen happamissa olosuhteissa. Siellä pilkkoutuvien proteiinien hydrofobiset ytimet altistuvat pepsiinin ensimmäiselle hydrolyyttiselle hyökkäykselle. Toinen pepsiinin hyvin erityinen ominaisuus on sen erittäin alhainen isoelektrinen piste. Sillä on negatiivinen nettovaraus matalien pH-arvojen alueella, mukaan lukien katalyyttisen aktiivisuuden kannalta optimaalinen pH. Halkaistavilla proteiineilla on positiivinen nettovaraus tällä pH-alueella. Nämä pepsiinin molekyyliominaisuudet ovat läheisessä riippuvuussuhteessa toisiinsa, sillä ne kaikki ovat seurausta varattujen ryhmien erityisjärjestelyistä ja vuorovaikutuksesta entsyymin kolmiulotteisessa poimussa. Sian pepsiini A:n tarkennettua rakennetta 1,8 Å:n resoluutiolla koskevat tiedot (Sielecki et al., 1990) ovat viitanneet niiden selittämiseen. Sian pepsiiniä on myös tarkennettu 2,3 Å:n resoluutiolla monokliinisessä kidemuodossa Abad-Zapatero et al. (1990) ja heksagonaalisessa kidemuodossa Cooper et al. (1990).