结构生物化学/酶/催化三联体
一个 *催化三联体* 是在某些参与催化的 蛋白酶 的活性位点发现的三种氨基酸的组合。
具有催化三联体的三种不同的蛋白酶是：胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶和弹性蛋白酶。在胰凝乳蛋白酶中，催化三联体由 *丝氨酸 195、组氨酸 57 和天冬氨酸 102* 组成。丝氨酸的侧链与组氨酸残基的咪唑环相连，咪唑环从丝氨酸中接受一个质子，在底物的存在下形成一个强烈的烷氧负离子亲核试剂。天冬氨酸残基通过氢键和静电相互作用，使组氨酸的取向变得更好，使它成为一个更好的质子受体。
胰凝乳蛋白酶的活性位点由丝氨酸 195 标记。丝氨酸位于酶表面的小口袋中。丝氨酸与组氨酸 57 相连，而组氨酸 57 又与天冬氨酸 102 相连。这三种残基都在这个口袋中通过氢键相连。这三种残基参与协同机制，使胰凝乳蛋白酶和其他蛋白酶能够被传入的底物激活。这被称为催化三联体。
我们知道丝氨酸是最终的反应位点，但丝氨酸实际上依赖于组氨酸和天冬氨酸残基，才能使其成为一个好的亲核试剂。组氨酸残基将丝氨酸强制到一个有利于亲核攻击的位置，这种位置通过近似催化的过程在催化中发挥作用。在底物存在的情况下，会发生连锁反应。首先，由于天冬氨酸是酸性的，它会首先被碱脱质子化。天冬氨酸与组氨酸残基相邻，也为它提供了有利的静电效应，使其成为更好的质子受体。因此，在天冬氨酸脱质子化后，质子从组氨酸转移到天冬氨酸。现在组氨酸已经脱质子化，它会从丝氨酸的羟基中夺取质子。这会在丝氨酸上形成一个反应性更强的烷氧负离子基团。
现在丝氨酸已经激活，我们可以继续进行肽水解。烷氧负离子可以攻击传入的底物，形成四面体中间体。在这个阶段，我们形成了一个共振氧阴离子孔，它是这种反应中的常见基序。氧阴离子孔通过将负电荷分布到周围来稳定四面体中间体。接下来是酰基酶，最终我们会看到胺成分和水的释放。
催化三联体实际上揭示了一个深的疏水口袋，其中丝氨酸在中心突出。这个口袋定位了传入的底物侧链。其中有很多特异性，因为胰凝乳蛋白酶有一个带有丝氨酸的特定口袋，而其他酶，如胰蛋白酶和弹性蛋白酶，则具有不同的口袋组成。因此，我们现在可以知道，胰凝乳蛋白酶喜欢大的芳香族或长的非极性侧链。
胰蛋白酶和弹性蛋白酶中也存在催化三联体。在胰蛋白酶中，口袋中心的氨基酸不是丝氨酸，而是天冬氨酸。因此，它的口袋对侧链的带正电荷的物质具有特异性。弹性蛋白酶的口袋包含两个缬氨酸残基，这使得大的、庞大的侧链很难进入口袋；因此，它有利于小的侧链。胰蛋白酶和弹性蛋白酶显然是胰凝乳蛋白酶的同源物。它们在组成上具有 40% 的相似性，并且具有相似的结构。
定点诱变有助于我们了解催化三联体
定点诱变可用于测试单个氨基酸残基对蛋白酶催化作用的影响。三联体的每个残基都被转化为丙氨酸。检查每个突变酶的切割能力。活性位点丝氨酸 221、天冬氨酸 32 和组氨酸 64 转化为丙氨酸，降低了催化能力。这些结果有力地支持了催化三联体，特别是丝氨酸-组氨酸对，协同作用产生亲核试剂，攻击肽键的羰基碳原子。定点诱变还可以告诉我们氧阴离子孔对催化的重要性。将天冬酰胺 155 突变为甘氨酸，去除了氧阴离子孔减少的侧链 NH 基团。这表明天冬酰胺残基的 NH 基团有助于稳定四面体中间体和随后的过渡态。
Berg，Jeremy "生物化学" 第六版。弗里曼与公司，2007 年