촉매부위

촉매점(點), (活性中心)이라고도 부른다. 기질 또는 보효소의 결합부위와 같이 효소의 활성중심을 구성한다. 효소단백질은 고유인 3차원구조(, conformation)인 거대한 분자이다. 한편 기질 또는 보효소와 반응하는 것은 그의 일부분에 불과하다. 따라서 효소분자의 일부분인 특정한 장소, 즉 촉매부위에 있어 효소가 기질 또는 보효소를 이입하여 반응을 일으킨다.

촉매부위는 효소분자의 입체구조로 보면 용매인 물과 접하는 표면에서 내부에 이입한 움푹 패인 곳, 또는 할목(割目)에 위치하여, 거기에는 기질 또는 보효소와 같이 촉매작용에 직접 작용하는 촉매관능기(官能基)가 일정한 배치로 공간적으로 고정하고 있다. 개개인 효소의 촉매부위를 구체적으로 특정하여 그의 구조를 밝히기 위해서는 여러 가지 방법을 이용하고 있지만 가장 직접적인 방법은 X선결정해석이다.

특정한 지질 또는 기질과 유사한 길항저해제, 보효소 등을 특이적으로 이입시켜 효소-기질, 효소-저해제, 또는 효소-보효소와 같은 복합체의 결정을 형성한 후, 그 결정의 X선구조해석 또는 NMR해석을 하면 촉매부위와 그의 구조를 해석할 수 있다. 단배질분해효소인 키모트립신을 예로 한다면 그 효소는 245개인 이 결합한 한 개인 펩티드로 구성하고 있지만 촉매활성에는 그중 3개인 아미노산잔기가 촉매에 중요한 작용을 하고 있다.

즉 7번(N말단에서 57번째), 아스파르트산 102번, 세린은 65번이다. 이들 단백질의 1차 구조상에서는 멀리 떨어져 있지만, 활성이 있는 효소분자에서는 접은 것 상태로 접근, 촉매부위의 촉매관능기를 구성하고 있다. 활성중심에는 의 곁사슬에서 형성되는 소수성인 패임이 있는데, 이것은 이다. 되는 기질펩티드인 , 티로신, 트립토판잔기의 소수성인 곁사슬이 이 소수성인 패임과 결합하면 가까운 촉매부위에 있는 3개인 관능기의 작용으로 소수성인 측 사슬이 이 있는 아미노산잔기의 카르복실기 사슬이 절단된다.

거대한 효소분자의 다른 부분은 촉매부위 또는 기질결합부위의 3차원구조를 정확하게 유지하기 위해 존재하고 있다. 따라서 가열 또는 pH변화, 그밖에 다른 변성조건에 따라 특정한 3차원구조를 형성하고 있는 아미노산잔기의 이 파괴되면 촉매부위구조도 파괴되어 효소는 활성을 상실하게 돤다. 촉매부위의 구조해석에는 X선결정해석, MNR해석 이외에, 부위특이적 변이법도 이용하게 된다.

이것은 효소의 촉매부위 촉매관능기를 구성하면, 예상되는 특정한 아미노기 잔기를 코드하는 의 염기를 교환하여 다른 아미노산으로 변환시킨 변이효소를 형성하여 그의 촉매활성, (Michaelis constant; Km) 등의 해석으로 촉매부위와 그의 구조를 해명하는 방법이 된다. 이밖에 촉매관능기 또는 기질의 이입에 작용하는 아미노산 잔기를 특이적으로 수식하는 수식제인 표지(affinity labeling)시약을 특정, 또는 수식에 의한 각종 스펙트럼의 변화해석도 시행하고 있다.