Varför har Pepsin en negativ laddning vid mycket lågt pH? En analys av bevarade laddade rester i aspartiska proteinaser

Abstract

Pepsin har flera egenskaper som skiljer sig markant från dem som är vanliga för andra proteiner. Det har ett mycket lågt pH-optimum för hydrolys av olika substrat och en hög aktivitet vid pH 2. Detta innebär en mycket stabil tertiärstruktur under förhållanden där många proteiner är helt denaturerade. Dessa egenskaper hos pepsin är avgörande för dess fysiologiska funktion som äger rum i de extremt sura förhållandena i magsäckens lumen. Där utsätts de oveckade hydrofoba kärnorna i de proteiner som skall klyvas för den första hydrolytiska attacken av pepsin. En annan mycket specifik egenskap hos pepsin är dess extremt låga isoelektriska punkt. Det har en negativ nettoladdning vid låga pH-värden, inklusive det optimala pH-värdet för katalytisk aktivitet. De proteiner som skall klyvas har en positiv nettoladdning i detta pH-område. Dessa molekylära egenskaper hos pepsin är nära beroende av varandra eftersom de alla är en följd av de laddade gruppernas specifika arrangemang och interaktion i enzymets tredimensionella veckning. Uppgifter om den förfinade svinpepsin A-strukturen med en upplösning på 1,8 Å (Sielecki et al., 1990) har pekat i riktning mot en förklaring. Porcint pepsin har också förfinats vid 2,3 Å upplösning i den monoklina kristallformen av Abad-Zapatero et al. (1990) och i den hexagonala kristallformen av Cooper et al. (1990).