Структура молекулы фумаратгидротазы

Была определена полная аминокислотная последовательность фумаратгидротазы свиньи. Фермент представляет собой тетрамер, состоящий из идентичных субъединиц с молекулярной массой 48,5 кДа и который состоит из 466 аминокислотных остатков. Фумараза, выделенная из сердца свиньи на 96% идентична ФГ, находящейся в печени человека. Прогнозирование вторичных структурных данного фермента показыло, что фермент содержит большое количество альфа-спирали с очень небольшим количеством бета-структур [30].

Raghavendra A.S. с соавторами 1994 в своей статье «Interdependence of photosynthesis and respiration in plant cells: interactions between chloroplasts and mitochondria» проводят анализ аминокислотных остатков сайтов связывания фумаразы в бактерии Е. coli. Авторами было обнаружено наличие пары связывающих сайта: сайт, А включает в себя остатки аминокислот принадлежащие трем другим субъединицам. Остатки Трн-100, Сер-139, Сер-140, и Асн-141 из b-субъединицы, Трн-187, Гис- 188 из d-субъединицы, и Лиз-324, Асн-326 из с-субъединицы. Ученые помимо аминокислотных остатков, перечисленных выше, обнаружили молекулу воды, которая была связана с Сер-98, Трн-100, Асн-141 из b-субъединицы и Гис-188 из d-субъединицы. Второй сайт (сайт В), является как бы соседним и создан остатками, принадлежащими отдельной субъединице (b-субъединицы), то есть Ар-126, Гис-129, Асн-131, и Асп-132. Данные сайты участвуют в формировании водородных связей с субстратом и ингибиторами. Вопрос о том, какой же из пары сайтов является каталитическим сайтом фумаратгидротазы, был решен путем эксперимента, основанного на сайт-направленном мутагенезе. Было показано, что мутации в сайте, А приводит к потере удельной ферментативной активности, в то время как изменения в сайте В на активность фермента не оказывают существенного влияния [30].

В состав фумаратгидротазы входит 12 тиоловых групп, по 3 на каждую из четырех субъединиц. Причем тиоловые группы обладают меньшей реакционной способностью в активном ферменте, по сравнению с неактивной молекулой. Потому как в белке, подвергшемуся денатурации, количество тиоловых групп возрастает, то по их числу можно судить о потери активности фермента [16,17].