III. III. Quaternary Structure: Assembly of the Catalase Tetramer Четвертинні структури: Збірка каталази тетрамеров

Funtional catalase is a tetramer of four identical holo subunits. Funtional каталази тетрамер з чотирьох ідентичних субодиниць голограми. A model of a beef liver catalase tetramer is shown at left. Модель яловичої печінки каталази тетрамер показано зліва. Each monomer harbors a single heme and N ADP . Кожен мономер таїть в собі одну гем і N ADP. Whereas the N ADP s lie on the surface, the heme moieties are embedded in the middle of each monomer, ~20 Å below the molecular surface, and ~23 Å from the center of the tetramer У той час як брехня N ADP с на поверхні, гем фрагменти вбудовані в середині кожного мономера, ~ 20 Å нижче молекулярної поверхні, а ~ 23 Å від центру тетрамер . .

The assembly of the multimeric complex is presumably more complicated than a simple combination of monomers, with changes in the folding pattern of each monomer occurring so as to optimize packing interactions Збірка мультімерной комплексу, імовірно, більш складна, ніж просте поєднання мономерів, із змінами в складаний візерунок кожного мономера відбувається таким чином, щоб оптимізувати взаємодію упаковки . .

Most intersubunit contacts are confined to the amino-terminal arms and the wrapping domains Більшість контактів межсуб'едінічние приурочені до аміно-термінал зброї та упаковка області . . The most flexible parts of the protein are thus responsible for most of the quaternary structural interactions. Найбільш гнучкі частини білка, таким чином, відповідальність за більшу частину четвертинного структурного взаємодії. The amino-terminal domain Аміно-кінцевий домен becomes almost completely buried between neighboring subunits in the tetramer.  -s trands from two pairs of adjacent wrapping domains form inter-subunit anti-parallel b -sheets стає майже повністю похований між сусідніми підрозділами в тетрамер.  trands з двох пар суміжних областях упаковка утворюють між підрозділом по боротьбі з паралельним B-листи . . There are numerous salt bridges at the interfaces between monomers, mostly involving arginine , asparagine , and glutamic acid partners Є безліч мостів сіль на стику мономерів, в основному за участю аргінін, аспарагін, глутамінова і партнерів кислоти . . The tetrameric model shown shows a loss of 10633.2 Å ² of solvent accessible surface area upon complex formation! Тетрамерной моделі, показаної показує втрату 10633,2 ² розчинника доступною площі поверхні при утворенні комплексу!

 

IV. IV. The Heme Group and its Environment Група Гем і навколишнього середовища

The Channel to the Heme Group. Канал Гем групи. As noted above, the heme groups are deeply embedded in each subunit of a modeled tetramer. Як зазначалося вище, гема групи глибоко вкоренилася в кожному підрозділі моделируемой тетрамер. However, as can be seen in a monomer of beef liver catalase , each heme is exposed through a funnel-shaped channel 30 Å long and 15 Å wide Однак, як видно з мономера яловичої печінки каталази , кожен гем надається через воронкоподібний канал 30 Å в довжину і 15 широкий . . The channel is lined with hydrophilic residues at the entrance and with hydrophobic residues as the channel descends, constricting, toward the heme Каналу вистелена гідрофільні залишки на вході і гідрофобних залишків в якості каналу опускається, стискає, до гем . .

The Heme Cavity. Гем порожнини. The heme group is located between the internal wall of the b -barrel and several helices Група гема знаходиться між внутрішньою стінкою ствола б і кілька спіралей . . The heme pocket is hydrophobic with the exception of a few residues thought to be involved in binding the prosthetic group or in the catalysis of of peroxide dismutation (see below). Гем кишеню гідрофобних за винятком декількох залишків думав брати участь у зв'язуванні простетичної групою або в каталізі перекису дисмутації (див. нижче).

The Proximal and Distal Sides of the Heme. Проксимальної і дистальної сторони Гем. The proximal (facing the core of the tetramer) and distal (facing the surface) sides of the heme are quite different environments. Проксимальний (з боку ядра тетрамера) і дистальних (облицювання поверхні) сторони гем абсолютно різних умовах. The proximal side is crowded with residues Val ¹⁴⁵ , His ²¹⁷ , Pro ³³⁵ , Arg ³⁵³ , Ala ³⁵⁶ , and Tyr ³⁵⁷ Проксимальної сторони переповнений залишків Val ^145, його ^217, Pro ^335, Arg ^{353, Ала-356} і Tyr ³⁵⁷ . . The essential helix of the wrapping domain (discussed above) provides three of these key residues, Arg ³⁵³ , Ala ³⁵⁶ , and Tyr ³⁵⁷ Істотним спіралі упаковка домену (див. вище) передбачає три з цих ключових залишків Arg ^{353, Ала-356,} і Tyr ³⁵⁷ . .

The phenolic sidechain of Tyr ³⁵⁷ acts as a the 5th heme iron (Fe) ligand, the other 4 being nitrogens of the heme protoporphyrin ring (see Introduction ). Tyr ³⁵⁷ is tightly juxtaposed to the Fe ; the Fe - phenolic oxygen distance is 1.9 Å Фенольної бічного ланцюга з Тіра ³⁵⁷ виступає в якості 5-го гема залізо (Fe) ліганда, решта 4 буття азоту кільця гема протопорфірину (див. введення ). Tyr ³⁵⁷ жорстко протиставляється Fe, Fe - відстань фенольного кисню становить 1,9 Å . . As a probable consequence, the phenolic oxygen is deprotonated due to the electron withdrawing power of Fe . Arg ³⁵³ may also promote ionization of Tyr ³⁵⁷ by lowering the p Ka of the tyrosine phenol (the two sidechains are only 3.5 Å apart) Як ймовірний результат, фенольний кисень депротонованої за рахунок електронного зняття потужності заліза. Arg ³⁵³ може також сприяти іонізації Tyr ³⁵⁷ за рахунок зниження з Ка тирозин фенолу (дві бічні ланцюга є лише 3,5 Å один від одного) . .

Tyr ³⁵⁷ and Arg ³⁵³ likely interact with other residues, as well. Pro ³³⁵ , a nonpolar residue, is positioned to impede the movement of Tyr ³⁵⁷ , and interaction between Arg ³⁵³ and His ²¹⁷ may play a role in the catalytic mechanism Tyr ³⁵⁷ і ³⁵³ Arg ймовірно, взаємодіють з іншими залишками, а також. Pro ^​​335, неполярних залишків, розташована перешкоджати руху Tyr ^357, і взаємодія між Arg ³⁵³ та його ²¹⁷ може грати роль в каталітичному механізмі . .

In contrast to the heme's proximal side, its distal side (facing the channel) is much less confined. На відміну від проксимальних боку гема, його дистальної сторони (з боку каналу) значно менше обмежена. It contains many residues , some of which are contributed by the b -barrel Вона містить багато залишків, частина з яких надані б барель . .

{Note: a group of residues across the b -barrel function to bind the NADP moiety and include Ser ²⁰⁰ , Arg ²⁰² , Asp ²¹² , Lys ²³⁶ , His ³⁰⁴ , Val ³⁰¹ , Trp ³⁰² , Tyr ²¹⁴ , His ²³⁴ {Примітка: група відрахувань по б-функції стовбура, щоб зв'язати НАДФ частини і включають Ser ^200, Arg ^202, Asp ^212, Lys ^236, його ^304, Val ^301, Trp ^302, Tyr ^214, його ²³⁴ }. }.

Phe ¹⁶⁰ Phe ¹⁶⁰ is stacked parallel to one of the heme pyrrole rings and Val ⁷³ укладається паралельно одній з гема піррольних кілець і Вал ⁷³ makes hydrophobic contact with a different pyrrole ring. His ⁷⁴ робить гідрофобний контакт з іншим кільцем піролу. Його ⁷⁴ is also parallel to the heme , with bond angles normally allowed for only glycine residues. Також паралельно гема, з валентних кутів правило, допускається тільки залишки гліцину. This conformation is stabilized by interaction with Arg ¹¹¹ and Thr ¹¹⁴ Така будова стабілізується за рахунок взаємодії з Arg ¹¹¹ та Thr ¹¹⁴ and probably relates directly to enzymatic activity. і, ймовірно, безпосередньо пов'язані з ферментативною активністю.