Поскольку протеолитические ферменты осуществляют гидролиз пептидной связи, их объединяют термином «пептидазы». К экзопептидазам относят те, что отщепляют по одной аминокислоте с И- или С-конца полипептидной цепи (соответственно аминопептидазы и карбоксипептидазы). Гораздо избирательнее разнообразные эндопептидазы, которые воздействуют на пептидные связи в глубине белковой молекулы. Протеолитические ферменты такого рода обозначают обычно термином про- теиназы или протеазы.
Первыми были изучены наиболее доступные объекты - ферменты пищеварительных соков (пепсин, трипсин и другие). Складывалось даже впечатление, что и внутриклеточные протеиназы нужны лишь для деградации «постаревших» или чуждых белков. Только в последние десятилетия выяснилось, что функциональная роль протеолиза гораздо шире. Описанная в разделе 2.6.2 постсинтетическая доработка белков (процессинг) - далеко не единичное тому свидетельство. Молекулярной основой таких фундаментальных явлений, как свертывание крови, защита от чрезмерного тромбообразования. регуляция сосудистого тонуса и т.д., тоже являются протеолитические процессы (контролируемый протеолиз).
По строению каталитического центра протеиназы могут быть разделены на 4 главные группы:
сериновые протеиназы, которые, как и многие эстеразы (см. рис. 4.7), осуществляют катализ с участием классической тривды: се- рин-гистидин-аспартат (или глутамат);
тиоловые (цистеиновые) протеиназы, вместо серина содержащие радикал цистеина, функционирующий в паре с гистидином;
~ аспартатные (карбоксильные) протеиназы, каталитический центр которых состоит из двух радикалов аспарагиновой кислоты (с молекулой воды между ними);
металлопротеиназы, получившие свое название благодаря зависимости каталитической активности от наличия иона металла (чаще всего Zn2+), связанного с двумя или более имидазольными циклами радикалов гистидина.
Различия между перечисленными группами протеиназ сводятся преимущественно к особенностям механизма каталитического акта
и, как следствие, их чувствительности к тем или иным факторам среды. Так, аспартатные протеиназы активны только в кислой среде; тиоловые ферменты теряют активность в условиях, переводящих Ш-группы цистеина в ди- сульфидную форму металлопротеиназы,
напротив, угнетаются ингибиторами, цистеи- новые радикалы которых блокируют атом Хп + катапитического центра.
В прикладном аспекте гораздо важнее дифференцировать протеиназы по структуре их адсорбционного центра, которая предопределяет спектр субстратной специфичности. В целом, она варьирует в очень широком диапазоне, не позволяя, в сущности, выделить четко очерченные группы ферментов. Однако для понимания функциональной роли различных протеиназ целесообразно обозначить крайние варианты: малоспецифичные протеиназы и протеиназы с высокой избирательностью к субстратам. Типичными представителями первых являются пищеварительные ферменты. Гидролизуя пептидные связи в разных местах одной и той же полипептидной цепи, они в совокупности с себе подобными приводят к полному расщеплению белковой молекулы до соответствующего набора аминокислот. Ин- ными словами, они обеспечивают тотальный протеолиз атакуемой молекулы. Напротив, протеиназы с высокой субстратной специфичностью зачастую обладают способностью распознавать и расщеплять одну-единственную связь, причем, в точно обусловленном месте громадной молекулы белка (или небольшой группы сходных белков). Такую высокую степень избирательности обозначают термином ограниченный протеолиз. Как правило, продукт такого «разборчивого» действия обладает особой биологической активностью (нередко таким качеством обладают оба продукта).