Waarom heeft pepsine een negatieve lading bij zeer lage pH? An Analysis of Conserved Charged Residues in Aspartic Proteinases

Abstract

Pepsine heeft verschillende eigenschappen die duidelijk verschillen van die van andere eiwitten. Het heeft een zeer laag pH optimum voor de hydrolyse van verschillende substraten en een hoge activiteit bij pH 2. Dit impliceert een zeer stabiele tertiaire structuur onder omstandigheden waarin veel eiwitten volledig gedenatureerd zijn. Deze eigenschappen van pepsine zijn van cruciaal belang voor zijn fysiologische functie, die plaatsvindt in de extreem zure omstandigheden van het maaglumen. Daar worden de ongevouwen hydrofobe kernen van de te klieven eiwitten blootgesteld aan de eerste hydrolytische aanval door pepsine. Een andere zeer specifieke eigenschap van pepsine is zijn extreem lage iso-elektrisch punt. Het heeft een netto negatieve lading in het bereik van lage pH-waarden, waaronder de pH die optimaal is voor katalytische activiteit. De te klieven eiwitten hebben een positieve netto lading in dit pH-gebied. Deze moleculaire kenmerken van pepsine zijn nauw met elkaar verweven, aangezien zij alle het gevolg zijn van de specifieke rangschikking en interactie van de geladen groepen in de driedimensionale vouwing van het enzym. Gegevens over de verfijnde varkenspepsine A-structuur met een resolutie van 1,8 Å (Sielecki et al., 1990) wijzen in de richting van een verklaring hiervoor. Porcine pepsine is ook verfijnd met een resolutie van 2,3 Å in de monokliene kristalvorm door Abad-Zapatero et al. (1990) en in de hexagonale kristalvorm door Cooper et al. (1990).