催化三联体

催化三联体是一组三个协调的氨基酸，可以在某些酶的活性位点中找到。 催化三联体最常见于水解酶和转移酶（例如蛋白酶、酰胺酶、酯酶、酰基转移酶、脂肪酶和β-内酰胺酶）。 酸碱亲核试剂三联体是产生共价催化亲核残基的常见基序。 残基形成电荷中继网络以极化和激活亲核试剂，亲核试剂攻击底物，形成共价中间体，然后水解释放产物并再生游离酶。 亲核试剂最常见的是丝氨酸或半胱氨酸氨基酸，但偶尔也有苏氨酸甚至硒代半胱氨酸。 酶的三维结构将三联体残基以精确的方向聚集在一起，即使它们在序列（一级结构）中可能相距甚远。

除了功能的发散演化（甚至是三联体的亲核试剂），催化三联体还展示了一些趋同演化的最佳例子。 催化作用的化学限制导致相同的催化溶液在至少 23 个独立的超家族中独立进化。 因此，它们的作用机制是生物化学中研究得xxx的机制之一。

胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶在 1930 年代首次被纯化。 在 1950 年代，胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶中的丝氨酸被鉴定为催化亲核试剂（通过二异丙基氟磷酸修饰）。 胰凝乳蛋白酶的结构在 1960 年代通过 X 射线晶体学解析，显示了催化三联体在活性位点的取向。 对其他蛋白酶进行测序和比对以揭示一个相关蛋白酶家族，现在称为 S1 家族。 同时，发现进化上无关的木瓜蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶的结构包含类似的三联体。 其他三联体成员激活亲核试剂的“电荷中继”机制是在 1960 年代后期提出的。 随着 1970 年代和 80 年代通过 X 射线晶体学解析出更多的蛋白酶结构，发现了同源（如 TEV 蛋白酶）和类似（如木瓜蛋白酶）三联体。 1990 年代和 2000 年代的 MEROPS 分类系统开始将蛋白酶分类为结构相关的酶超家族，因此充当 20 多个超家族中三元组趋同进化的数据库。 在 2010 年代，了解化学对进化的限制如何导致这么多酶家族在相同的三元组几何结构上趋同。

自从最初发现它们以来，对其确切催化机制的研究越来越详细。 关于电荷中继的大量工作，催化三联体使用的共价催化导致该机制在所有生物化学中得到xxx的表征。

包含催化三联体的酶将其用于两种反应类型之一：分裂底物（水解酶）或将底物的一部分转移到第二底物（转移酶）。 三联体是酶活性位点中一组相互依赖的残基，并与其他残基（例如结合位点和氧阴离子孔）协同作用以实现亲核催化。 这些三联体残基共同作用使亲核试剂具有高反应性，与底物产生共价中间体，然后分解以完成催化。

催化三联体使用残基作为亲核试剂进行共价催化。 其他三联体成员的官能团增加了亲核残基的反应性。 亲核试剂被碱极化和定向，碱本身被酸结合和稳定。

催化分两个阶段进行。 首先，活化的亲核试剂攻击羰基碳并迫使羰基氧接受电子对，从而形成四面体中间体。 该中间体上负电荷的积累通常由活性位点内的氧阴离子空穴稳定。

中间体然后坍缩回羰基，排出底物的前半部分，但留下后半部分仍作为酰基酶中间体与酶共价结合。 虽然一般酸催化分解xxx和第二四面体中间体可能通过图中所示的路径发生，但支持胰凝乳蛋白酶这一机制的证据一直存在争议。

催化的第二阶段是通过第二底物的攻击分解酰基酶中间体。 如果底物是水，则结果是水解； 如果它是有机分子，则结果是该分子转移到xxx个底物上。 受到第二个底物的攻击形成了一个新的中间四面体。