Ver o código fonte de "Tríade catalítica"

[[Ficheiro:Catalytic triad of TEV protease.png|miniatura|360px|O encima [[protease TEV]]{{efn|name=TEV}} contén un exemplo de tríade catalítica de residuos de aminoácidos (en vermello) no seu [[sitio activo]]. A tríade consiste en [[aspartato]] ([[ácido]]), [[histidina]] ([[Base (química)|base]]) e [[serina]] ([[nucleófilo]]). O [[Substrato (química)|substrato]] (en negro) é unido ao [[sitio de unión]] para orientalo cara ás proximidades da tríade. ({{PDB|1LVM}})]]

Unha '''tríade catalítica''' é un conxunto de tres [[aminoácido]]s coordinados que se poden encontrar no [[sitio activo]] dalgúns [[encima]]s.<ref name=":2" /><ref name="buller1">{{cite journal|vauthors=Buller AR, Townsend CA|date=2013|title=Intrinsic evolutionary constraints on protease structure, enzyme acylation, and the identity of the catalytic triad|journal=[[Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.]]|volume=110|issue=8|pages=E653–61|bibcode=2013PNAS..110E.653B|doi=10.1073/pnas.1221050110|pmc=3581919|pmid=23382230}}</ref> As tríades catalíticas encóntranse máis comunmente en encimas [[hidrolase]]s e [[transferase]]s (por exemplo, [[protease]]s, [[amidase]]s, [[esterase]]s, [[acilase]]s, [[lipase]]s e [[beta-lactamase|β-lactamases]]). Unha tríada formada por [[ácido]]-[[Base (química)|base]]-[[nucleófilo]] é un motivo común para xerar un residuo nucleófilo para a [[catálise covalente]]. Os residuos de aminoácidos forman unha rede de relevo de carga para polarizar e activar o nucleófilo, o cal ataca o [[Substrato (química)|substrato]], formando un intermediario [[covalente]] que é despois [[hidrólise|hidrolizado]] para liberar o [[Produto (química)|produto]] e rexenerar o encima libre. O nucleófilo adoita ser unha [[serina]] ou [[cisteína]], pero ocasionalmente é unha [[treonina]] ou mesmo unha [[selenocisteína]]. A [[estrutura terciaria das proteínas|estrutura tridimensional]] do encima fai que os residuos da tríade estean xuntos e cunha orientación precisa, incluso se ditos residuos están moi afastados na [[estrutura primaria das proteínas|estrutura primaria]] do encima.<ref name="Stryer_Ch9">{{cite book|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21154/|title=Biochemistry|vauthors=Stryer L, Berg JM, Tymoczko JL|publisher=W.H. Freeman|year=2002|isbn=9780716749554|edition=5th|location=San Francisco|chapter=9 Catalytic Strategies|chapter-url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22526/}}</ref>

Ademais de teren unha [[evolución diverxente]] na función (e incluso no nucleófilo da tríade), as tríades catalíticas son algúns dos mellores exemplos de [[evolución converxente]]. As restricións químicas sobre a catálise conduciron á mesma solución catalítica que evolucionou independentemente en polo menos 23 [[superfamilia de proteínas|superfamilias de proteínas]].<ref name="buller1"/> O seu [[mecanismo encimático|mecanismo de acción]] é, en consecuencia, un dos mellores estudados en [[bioquímica]].<ref name="Perutz 1992">{{cite book|title=Protein structure. New approaches to disease and therapy|url=https://archive.org/details/proteinstructure0000peru|last=Perutz|first=Max|publisher=W.H. Freeman and Co|year=1992|isbn=9780716770213|location=New York}}</ref><ref name="cite journal|pmid=7849591">{{cite journal|vauthors=Neurath H|date=1994|title=Proteolytic enzymes past and present: the second golden era. Recollections, special section in honor of Max Perutz|journal=[[Protein Science|Protein Sci.]]|volume=3|issue=10|pages=1734–9|doi=10.1002/pro.5560031013|pmc=2142620|pmid=7849591}}</ref>

== Historia ==

Os encimas [[tripsina]] e [[quimotripsina]] foron purificados na década de 1930 por primeira vez.<ref>{{cite journal|vauthors=Ohman KP, Hoffman A, Keiser HR|date=1990|title=Endothelin-induced vasoconstriction and release of atrial natriuretic peptides in the rat|journal=[[Acta Physiologica Scandinavica|Acta Physiol. Scand.]]|volume=138|issue=4|pages=549–56|doi=10.1111/j.1748-1716.1990.tb08883.x|pmid=2141214}}</ref> Na década de 1950 identificouse que unha serina na tripsina e quimotripsina era o nucleófilo catalítico (por modificación de [[diisopropil fluorofosfato]]).<ref>{{cite journal|vauthors=Dixon GH, Kauffman DL, Neurath H|date=1958|title=Amino Acid Sequence in the Region of Diisopropyl Phosphoryl Binding in Dip-Trypsin|journal=[[Journal of the American Chemical Society|J. Am. Chem. Soc.]]|volume=80|issue=5|pages=1260–1|doi=10.1021/ja01538a059}}</ref> Resolveuse a estrutura da quimotripsina por [[cristalografía de raios X]] na década de 1960, que mostrou a orientación da tríade catalítica no sitio activo.<ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Matthews BW, Sigler PB, Henderson R, Blow DM|date=1967|title=Three-dimensional structure of tosyl-α-chymotrypsin|url=https://archive.org/details/sim_nature-uk_1967-05-13_214_5089/page/n24|journal=[[Nature]]|volume=214|issue=5089|pages=652–656|bibcode=1967Natur.214..652M|doi=10.1038/214652a0|pmid=6049071}}</ref> Secuenciáronse outras proteases e alineáronse descubrindo unha nova familia de proteases relacionadas,<ref>{{cite journal|vauthors=Walsh KA, Neurath H|title=Trypsinogen and Chymotrypsinogen as Homologous Proteins|date=1964|journal=[[Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.]]|volume=52|issue=4|pages=884–9|bibcode=1964PNAS...52..884W|doi=10.1073/pnas.52.4.884|pmc=300366|pmid=1422439}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=de Haën C, Neurath H, Teller DC|date=1975|title=The phylogeny of trypsin-related serine proteases and their zymogens. New methods for the investigation of distant evolutionary relationships|journal=[[Journal of Molecular Biology|J. Mol. Biol.]]|volume=92|issue=2|pages=225–59|doi=10.1016/0022-2836(75)90225-9|pmid=1142424}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Lesk AM, Fordham WD|date=1996|title=Conservation and variability in the structures of serine proteinases of the chymotrypsin family|journal=[[Journal of Molecular Biology|J. Mol. Biol.]]|volume=258|issue=3|pages=501–37|doi=10.1006/jmbi.1996.0264|pmid=8642605}}</ref> agora chamada familia S1. Simultaneamente, descubriuse que as estruturas das proteases non relacionadas evolutivamente [[papaína]] e [[subtilisina]] conteñen tríades análogas. O mecanismo de  'relevo de carga' (''charge-relay'') para a activación do nucleófilo polos outros membros da tríade propúxose a finais da década de 1960.<ref>{{cite journal|vauthors=Blow DM, Birktoft JJ, Hartley BS|date=1969|title=Role of a buried acid group in the mechanism of action of chymotrypsin|url=https://archive.org/details/sim_nature-uk_1969-01-25_221_5178/page/n59|journal=[[Nature]]|volume=221|issue=5178|pages=337–40|bibcode=1969Natur.221..337B|doi=10.1038/221337a0|pmid=5764436}}</ref> A medida que se foron resolvendo máis estruturas de protease por cristalografía de raios X nas décadas de 1970 e 80, foron atopándose tríades [[homoloxía (bioloxía)|homólogas]] (como a da [[protease TEV]]) e análogas (como a da papaína).<ref>{{cite journal|vauthors=Gorbalenya AE, Blinov VM, Donchenko AP|date=1986|title=Poliovirus-encoded proteinase 3C: a possible evolutionary link between cellular serine and cysteine proteinase families|url=https://archive.org/details/sim_febs-letters_1986-01-06_194_2/page/n50|journal=[[FEBS Letters|FEBS Lett.]]|volume=194|issue=2|pages=253–7|doi=10.1016/0014-5793(86)80095-3|pmid=3000829}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Bazan JF, Fletterick RJ|date=1988|title=Viral cysteine proteases are homologous to the trypsin-like family of serine proteases: structural and functional implications|journal=[[Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.]]|volume=85|issue=21|pages=7872–6|bibcode=1988PNAS...85.7872B|doi=10.1073/pnas.85.21.7872|pmc=282299|pmid=3186696}}</ref><ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Phan J, Zdanov A, Evdokimov AG, Tropea JE, Peters HK, Kapust RB, Li M, Wlodawer A, Waugh DS|date=2002|title=Structural basis for the substrate specificity of tobacco etch virus protease|journal=[[Journal of Biological Chemistry|J. Biol. Chem.]]|volume=277|issue=52|pages=50564–72|doi=10.1074/jbc.M207224200|pmid=12377789}}</ref> O sistema de clasificación [[MEROPS]] nas décadas de 1990 e 2000 empezou a clasificar as proteínas en [[superfamilia de proteínas|superfamilias de encimas]] [[homoloxía estrutural|estruturalmente relacionados]] e funciona como unha [[base de datos]] da evolución converxente das tríades nunhas 20 superfamilias.<ref>{{cite journal|vauthors=Rawlings ND, Barrett AJ|date=1993|title=Evolutionary families of peptidases|journal=[[Biochemical Journal|Biochem. J.]]|volume=290|issue=1|pages=205–18|doi=10.1042/bj2900205|pmc=1132403|pmid=8439290}}</ref><ref name="pmid19892822">{{cite journal|vauthors=Rawlings ND, Barrett AJ, Bateman A|date=2010|title=MEROPS: the peptidase database|journal=[[Nucleic Acids Research|Nucleic Acids Res.]]|volume=38|issue=supl_1|pages=D227–33|doi=10.1093/nar/gkp971|pmc=2808883|pmid=19892822}}</ref> Comprender como as restricións químicas na evolución levaron a que se producise esta converxencia de tantas familias de encimas nas mesmas xeometrías de tríades foi un traballo que se desenvolveu ao longo da década de 2010.<ref name="buller1"/>

Desde o seu descubrimento inicial, houbo un número crecente de investigacións detalladas sobre cal era o mecanismo catalítico exacto. Un asunto especialmente discutido durante os anos 90 e 2000 foi se os [[enlace de hidróxeno de barreira baixa|enlaces de hidróxeno de barreira baixa]] contribuían á catálise,<ref>{{cite journal|vauthors=Frey PA, Whitt SA, Tobin JB|date=1994|title=A low-barrier hydrogen bond in the catalytic triad of serine proteases|url=https://archive.org/details/sim_science_1994-06-24_264_5167/page/n115|journal=[[Science]]|volume=264|issue=5167|pages=1927–30|bibcode=1994Sci...264.1927F|doi=10.1126/science.7661899|pmid=7661899}}</ref><ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Ash EL, Sudmeier JL, De Fabo EC, Bachovchin WW|date=1997|title=A low-barrier hydrogen bond in the catalytic triad of serine proteases? Theory versus experiment|journal=[[Science]]|volume=278|issue=5340|pages=1128–32|bibcode=1997Sci...278.1128A|doi=10.1126/science.278.5340.1128|pmid=9353195}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Agback P, Agback T|date=2018|title=Direct evidence of a low barrier hydrogen bond in the catalytic triad of a Serine protease|journal=[[Scientific Reports|Sci. Rep.]]|volume=8|issue=1|pages=10078|doi=10.1038/s41598-018-28441-7|pmc=6031666|pmid=29973622|bibcode=2018NatSR...810078A}}</ref> ou se o [[enlace de hidróxeno]] ordinario era suficiente para explicar o mecanismo.<ref name=":8">{{cite journal|vauthors=Schutz CN, Warshel A|date=2004|title=The low barrier hydrogen bond (LBHB) proposal revisited: the case of the Asp... His pair in serine proteases|journal=[[Proteins (revista)|Proteins]]|volume=55|issue=3|pages=711–23|doi=10.1002/prot.20096|pmid=15103633}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Warshel A, Papazyan A|date=1996|title=Energy considerations show that low-barrier hydrogen bonds do not offer a catalytic advantage over ordinary hydrogen bonds|journal=[[Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.]]|volume=93|issue=24|pages=13665–70|bibcode=1996PNAS...9313665W|doi=10.1073/pnas.93.24.13665|pmc=19385|pmid=8942991}}</ref> A gran cantidade de traballos realizados sobre o relevo de carga, fixo que a catálise covalente utilizada polas tríades catalíticas sexa o mecanismo mellor coñecido en toda a bioquímica.<ref name="Perutz 1992" /><ref name="cite journal|pmid=7849591" /><ref name=":8" />

== Función ==
Os encimas que conteñen unha tríade catalítica úsana para un destes dous tipos de reaccións: para a [[hidrólise|rotura hidrolítica]] dun substrato ([[hidrolase]]s) ou para transferir unha porción dun substrato sobre un segundo substrato ([[transferase]]s). As tríades son un conxunto interdependente de residuos do [[sitio activo]] dun encima e actúan concertadamente con outros residuos (por exemplo, os do [[sitio de unión]] e do [[burato de oxianión]]) para conseguir unha [[catálise necleofílica]]. Estas tríades actúan xuntas para facer que o membro [[nucleófilo]] sexa altamente [[Reactividade (química)|reactivo]], xerando un intermediario covalente co substrato que é despois procesado ata a súa completa catálise.{{Cn|date=xaneiro de 2021}}

=== Mecanismo ===

As tríades catalíticas realizan unha [[catálise covalente]] usando un residuo de aminoácido como nucleófilo. A reactividade do residuo nucleófilo increméntase polos [[grupo funcional|grupos funcionais]] doutros membros da tríade. O nucleófilo é polarizado e orientado pola base, a cal á súa vez é estabilizada polo ácido.{{Cn|date=xaneiro de 2021}}

A catálise realízase en dúas etapas. Primeiro, o nucleófilo activado ataca o carbono do [[carbonilo]] e forza o oxíxeno do carbonilo a aceptar un par electrónico, orixinando un intermediario tetraédrico. A acumulación de carga negativa neste intermediario é tipicamente estabilizada por un [[burato de oxianión]] do sitio activo. O intermediario despois colápsase de novo a carbonilo, exectando a primeira metade do substrato, pero deixando a segunda metade aínda unida covalentemente ao encima como un [[intermediario acil-encima]]. Aínda que a catálise xeral ácida para a rotura do primeiro e segundo intermediarios tetraédricos pode ocorrer pola vía mostrada no diagrama, as probas que apoian este mecanismo para a quimotripsina<ref>{{Cite journal|last1=Fersht|first1=A.R.|last2=Requena|first2=Y|date=1971|title=Mechanism of the Chymotrypsin-Catalyzed Hydrolysis of Amides. pH Dependence of kc and Km.' Kinetic Detection of an Intermediate|journal=J. Am. Chem. Soc.|volume=93|issue=25|pages=7079–87|doi=10.1021/ja00754a066|pmid=5133099}}</ref> son controvertidas.<ref>{{Cite journal|last1=Zeeberg|first1=B|last2=Caswell|first2=M|last3=Caplow|first3=M|date=1973|title=Concerning a reported change in rate-determining step in chymotrypsin catalysis|journal=J. Am. Chem. Soc.|volume=95|issue=8|pages=2734–5|doi=10.1021/ja00789a081|pmid=4694533}}</ref>

A segunda etapa da catálise é a resolución do intermediario acil-encima polo ataque dun segundo substrato. Se este substrato é a auga, entón o resultado é unha hidrólise; pero se é unha molécula orgánica, entón o resultado é a transferencia desa molécula ao primeiro substrato. O ataque por este segundo substrato forma un novo intermediario tetraédrico, que se resolve ao exectar o nucleófilo do encima, liberando o segundo produto e rexenerando o encima libre.<ref>{{Cite thesis|last=Shafee|first=Thomas|title=Evolvability of a viral protease: experimental evolution of catalysis, robustness and specificity| date=2014 |degree=PhD |url=https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/245207|doi=10.17863/CAM.16528|publisher=University of Cambridge}}</ref>

{{Panorama|Triad mechanism.svg|1000px|Mecanismo de reacción xeral de catálise por unha tríade catalítica (en negro): [[substitución nuclofílica]] nun substrato [[carbonilo]] (en vermello) por un segundo substrato (en azul). Primeiro, o nucleófilo do encima (X) ataca o carbonilo para formar un intermediario acil-encima ligado. Este intermediario é despois atacado polo segundo nucleófilo do substrato (X'). Se o segundo nucleófilo é o [[hidroxilo]] da auga, o resultado é a hidrólise, se non é así, o resultado é a [[Transferase#Reaccións|transferencia de grupo]] de X'.}}

== Identidade dos membros da tríade ==

[[Ficheiro:Triad chemical mech.png|miniatura|300px|Un sistema de relevo de carga de tríade catalítica como o que se adoita encontrar nas proteases. O residuo ácido (normalmente [[glutamato]] ou [[aspartato]]) alinea e polariza a base (xeralmente [[histidina]]), que activa o nucleófilo (que adoita ser serina ou cisteína, máis raramente [[treonina]]). A tríade reduce o [[pKa|p''K''<sub>a</sub>]] do residuo nucleófilo, o cal despois ataca o substrato. Un [[burato de oxianión]] xeralmente de [[amida]]s cargadas positivamente do esqueleto da molécula (ás veces de [[cadea lateral|cadeas laterais]]) estabiliza a carga acumulada no [[estado de transición]] do substrato.]]

=== Nucleófilo ===

A [[cadea lateral]] do residuo nucleófilo realiza unha catálise covalente sobre o [[Substrato (química)|substrato]]. O [[par solitario]] de [[electrón]]s presente no oxíxeno ou xofre ataca o carbono do [[carbonilo]] electropositivo.<ref name="Stryer_Ch9"/> Os 20 [[aminoácido proteinoxénico|aminoácidos que aparecen nas proteínas]] non conteñen ningún [[grupo funcional]] suficientemente nucleofílico para realizar moitas [[reacción catalítica|reaccións catalíticas]] difíciles. Que o nucleófilo estea incluído nunha tríade incrementa a súa reactividade para facilitar unha catálise eficaz. Os nucleófilos utilizados máis correntemente son o [[hidroxilo]] (OH) da serina e o [[tiol]]/ión tiolato (SH/S<sup>−</sup>) da cisteína.<ref name="buller1" /> Alternativamente, as [[treonina protease]]s usan o [[alcohol secundario|hidroxilo secundario]] da treonina, aínda que debido aos [[impedimento estérico|impedimentos estéricos]] do seu [[grupo metilo]] extra da cadea lateral tales proteases usan a súa amida [[N-terminal|''N''-terminal]] como base, en vez douto aminoácido.<ref name=":2" /><ref name="ekici2023"/>

O uso de oxíxeno ou xofre como átomo nucleófilo causa pequenas diferenzas na catálise. Comparado co [[Nucleófilo#Oxíxeo|oxíxeno]], o [[orbital d]] extra do [[Nucleófilo#Xofre|xofre]] faino uns 0,4 Å máis grande<ref name="mcgrath92642">{{cite journal|display-authors=3|vauthors=McGrath ME, Wilke ME, Higaki JN, Craik CS, Fletterick RJ|date=1989|title=Crystal structures of two engineered thiol trypsins|journal=[[Biochemistry (revista)|Biochemistry]]|volume=28|issue=24|pages=9264–70|doi=10.1021/bi00450a005|pmid=2611228}}</ref> e menos forte, o que lle permite formar enlaces máis longos (d<sub href="thiol">C-X</sub> é 1,3 veces maior que d<sub href="Nucleophile#Oxygen">X-H</sub>), e dálle un menor p''K''<sub>a</sub> (5 unidades máis).<ref name="polgár3232">{{cite journal|vauthors=Polgár L, Asbóth B|date=1986|title=The basic difference in catalyses by serine and cysteine proteinases resides in charge stabilization in the transition state|journal=[[Journal of Theoretical Biology|J. Theor. Biol.]]|volume=121|issue=3|pages=323–6|doi=10.1016/s0022-5193(86)80111-4|pmid=3540454|bibcode=1986JThBi.121..323P}}</ref> A serina é, por tanto, máis dependente que a cisteína da orientación óptima dos membros da triade ácido-base para reducir o seu p''K''<sub>a</sub><ref name="polgár3232" /> para conseguir unha [[desprotonación]] concertada coa catálise.<ref name="buller1" /> O baixo p''K''<sub>a</sub> da cisteína supón unha desvantaxe na resolución do primeiro [[intermediario tetraédrico]], xa que a reversión improdutiva do ataque nucleófilo orixinal é o produto da rotura máis favorable.<ref name="buller1" /> A base da tríade está, por tanto, orientada preferentemente a [[protonación|protonar]] o grupo saínte amida para asegurar que é exectado para deixar o xofre do encima enlazado covalentemente ao N-terminal do substrato. Finalmente, a resolución do acil-encima (para liberar o C-terminal do substrato)) precisa serina para ser reprotonado, mentres que a cisteína pode saír como S<sup href="deprotonation">−</sup>. [[Estérico|estericamente]] o xofre da cisteína tamén forma enlaces máis longos e ten un [[radio de van der Waals]] maior<ref name="buller1" /> e se muta a unha serina pode quedar atrapado en orientacións improdutivas no sitio activo.<ref name="mcgrath92642" />

Moi raramente utilízase como nucleófilo un átomo de [[selenio]] do aminoácido pouco común [[selenocisteína]].<ref name=":0" /> O estado desprotonado do Se<sup>−</sup> está fortemente favorecido cando forma parte da tríade catalítica.<ref name=":0" />

=== Base ===

Como ningún aminoácido natural é fortemente nucleofílico, a base dunha tríade catalítica [[polaridade química|polariza]] e [[desprotonación|desprotona]] o nucleoófilo para incrementar a súa reactividade.<ref name="Stryer_Ch9"/> Ademais, [[protonación|protona]] o primeiro [[produto (química)|produto]] para axudar á expulsión do grupo saínte.{{Cn|date=xaneiro de 2021}}

A base adoita ser a histidina, xa que o seu p''K''<sub>a</sub> permite unha efectiva catálise básica, a formación de enlaces de hidróxeno co residuo ácido e a desprotonación do residuo nucleóflo.<ref name=":2">{{cite journal|vauthors=Dodson G, Wlodawer A|date=1998|title=Catalytic triads and their relatives|url=https://archive.org/details/sim_trends-in-biochemical-sciences_1998-09_23_9/page/347|journal=[[Trends in Biochemical Sciences|Trends Biochem. Sci.]]|volume=23|issue=9|pages=347–52|doi=10.1016/S0968-0004(98)01254-7|pmid=9787641}}</ref> As [[beta-lactamase|β-lactamases]] como a [[TEM-1]] usan como base un residuo de [[lisina]]. Como o p''K''<sub>a</sub> da lisina é moi alto (p''K''<sub>a</sub>=11), un glutamato e outros varios residuos actúan como ácido para estabilizar o seu estado desprotonado durante o ciclo catalítico.<ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Damblon C, Raquet X, Lian LY, Lamotte-Brasseur J, Fonze E, Charlier P, Roberts GC, Frère JM|date=1996|title=The catalytic mechanism of beta-lactamases: NMR titration of an active-site lysine residue of the TEM-1 enzyme|journal=[[Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.]]|volume=93|issue=5|pages=1747–52|bibcode=1996PNAS...93.1747D|doi=10.1073/pnas.93.5.1747|pmc=39852|pmid=8700829}}</ref><ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Jelsch C, Lenfant F, Masson JM, Samama JP|date=1992|title=Beta-lactamase TEM1 of E. coli. Crystal structure determination at 2.5 A resolution|url=https://archive.org/details/sim_febs-letters_1992-03-09_299_2/page/n22|journal=[[FEBS Letters|FEBS Lett.]]|volume=299|issue=2|pages=135–42|doi=10.1016/0014-5793(92)80232-6|pmid=1544485}}</ref> As treonina proteases usan a súa amida ''N''-terminal como base, porque o ateigamento estérico do metilo da súa treonina catalítica impide que outros residuos estean o suficientemente próximos.<ref name="brannigan416" /><ref name="cheng1902" />

=== Ácido ===

O membro ácido da tríade forma un [[enlace de hidróxeno]] co residuo básico. Isto alinea o residuo básico ao restrinxir a rotación da súa cadea lateral e polarízao ao establizar a súa carga positiva.<ref name="Stryer_Ch9" /> Hai dous aminoácidos que teñen cadeas laterais ácidas a [[pH]] fisiolóxico (aspartato e glutamato) e por iso son os máis utilizados como membros ácidos da tríade.<ref name="Stryer_Ch9"/> A protease de [[citomegalovirus]] {{efn|name=Cytomegalovirus}} usa un par de histidinas, unha como base, como é habitual, e outra como ácido.<ref name=":2"/> A segunda histidina non é un ácido tan eficaz coma os máis comúns aspartado ou glutamato, o que orixina unha menor eficacia catalítica. Nalgúns encimas o membro ácido da tríade é menos necesario e algúns actúan só como unha díade. Por exemplo, a [[papaína]]{{efn|Papaína {{MEROPS|clan=CA|fam=C1}}|name = papain}} usa [[asparaxina]] como terceiro membro da tríade que orienta a base histidina, pero non actúa como ácido. De xeito similar, a protease do virus da [[hepatite A]] {{efn|Protease do virus da hepatite A {{MEROPS|clan=PA|fam=C3}}}} contén unha molécula de auga ordenada na posición onde debería haber un residuo ácido.{{Cn|date=xaneiro de 2021}}

== Exemplos de tríades ==
[[Ficheiro:Triads and their substrates annotated.svg|miniatura|500x500px|Residuos de aminoácidos usados en diferentes combinacións en distintos encimas para constituír unha tríade catalítica para a hidrólise. Á esquerda están os membros da tríade nucleófilo, base e ácido. Á dereita están os diferentes substratos co enlace roto indicado por medio dun par de tesoiras. Nas [[beta-lactama]]s poden clivarse dous enlaces diferentes (1 na [[penicilina acilase]] e 2 na [[beta-lactamase]]).]]

=== Ser-His-Asp ===
O motivo serina-histidina-aspartato é un dos motivos catalíticos mellor caracterizados en bioquímica.<ref name="Stryer_Ch9"/> Esta tríade é exemplificada pola [[quimotripsina]],{{efn|name=Chymotrypsin|Quimotripsina {{MEROPS|clan=PA|fam=S1}}}} un modelo de serina protease da [[clan PA|superfamilia PA]] que usa a súa tríade para hidrolizar esqueletos peptídicos. O aspartato está unido por un [[enlace de hidróxeno]] por unha histidina, incrementando o p''K''<sub>a</sub> do seu nitróxeno do [[imidazol]] desde 7 ata arredor de 12. Isto permite que a histidina actúe como unha poderosa base xeral e active o nucleófilo serina. Tamén ten un [[burato de oxianión]] que consta de varias amidas do esqueleto peptídico que estabilizan a acumulación de carga nos intermediarios. A base histidina axuda ao primeiro grupo saínte ao doar un protón, e tamén activa o substrato hidrolítico auga ao retirar un protón cando o restante OH<sup>−</sup> ataca o intermediario acil-encima.{{Cn|date=xaneiro de 2021}}

A mesma tríade tamén evolucionou converxentemente nas [[α/β hidrolase]]s como as [[lipase]]s e [[esterase]]s, pero a orientación dos membros da tríade está invertida.<ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Sun Y, Yin S, Feng Y, Li J, Zhou J, Liu C, Zhu G, Guo Z|date=2014|title=Molecular basis of the general base catalysis of an α/β-hydrolase catalytic triad|journal=[[Journal of Biological Chemistry|J. Biol. Chem.]]|volume=289|issue=22|pages=15867–79|doi=10.1074/jbc.m113.535641|pmc=4140940|pmid=24737327}}</ref><ref name=":7">{{cite journal|vauthors=Rauwerdink A, Kazlauskas RJ|date=2015|title=How the Same Core Catalytic Machinery Catalyzes 17 Different Reactions: the Serine-Histidine-Aspartate Catalytic Triad of α/β-Hydrolase Fold Enzymes|journal=[[ACS Catalysis|ACS Catal.]]|volume=5|issue=10|pages=6153–6176|doi=10.1021/acscatal.5b01539|pmc=5455348|pmid=28580193}}</ref> Ademais, a [[acetil hidrolase]] cerebral (que ten o mesmo pregamento que unha pequena [[proteína G]]) ten  tamén esta tríade. A tríade equivalente Ser-His-''Glu'' aparece na [[acetilcolinesterase]].{{Cn|date=xaneiro de 2021}}

=== Cys-His-Asp ===

A segunda tríade mellor estudada é o motivo cisteína-histidina-aspartato.<ref name="buller1"/> Varias familias de [[cisteína protease]]s usan este conxunto como tríade, por exemplo a protease TEV {{efn|name=TEV|Protease TEV {{MEROPS|clan=PA|fam=C4}}}} e a [[papaína]].{{efn|name=papain|Papaína {{MEROPS|clan=CA|fam=C1}}}} A tríade actúa de modo similar ás tríades de serina protease, con poucas diferenzas salientables. Debido ao baixo p''K''<sub>a</sub> da cisteína, a importancia do Asp para a catálise varía e varias cisteína proteases son en realidade díades Cys-His (por exemplo, a protease do [[hepatite A|virus da hepatite A]]), mentres que noutras a cisteína está xa desprotonada antes de que empece a catálise (por exemplo na papaína).<ref name="beveridge1355">{{cite journal|vauthors=Beveridge AJ|date=1996|title=A theoretical study of the active sites of papain and S195C rat trypsin: implications for the low reactivity of mutant serine proteinases|journal=[[Protein Science|Protein Sci.]]|volume=5|issue=7|pages=1355–65|doi=10.1002/pro.5560050714|pmc=2143470|pmid=8819168}}</ref> Algunhas amidases utilizan tamén esta tríade, como a [[Peptide-N4-(N-acetil-beta-glicosaminil)asparaxina amidase|''N''-glicanase]] para hidrolizar enlaces C-N non [[enlace peptídico|peptídicos]].<ref>{{cite journal|vauthors=Allen MD, Buchberger A, Bycroft M|date=2006|title=The PUB domain functions as a p97 binding module in human peptide N-glycanase|url=https://archive.org/details/sim_journal-of-biological-chemistry_2006-09-01_281_35/page/n523|journal=[[Journal of Biological Chemistry|J. Biol. Chem.]]|volume=281|issue=35|pages=25502–8|doi=10.1074/jbc.M601173200|pmid=16807242}}</ref>

=== Ser-His-His ===

A tríade da protease do [[citomegalovirus]] {{efn|name=Cytomegalovirus|Protease de citomegalovirus {{MEROPS|clan=SH|fam=S21}}}} utiliza a histidina como membro ácido e básico da tríade. Retirar a histidina ácida ten como resultado un perda de actividade, que se divide por 10, (comparado cun aumento de >10000 cando se retira o aspartato da quimotripsina). Esta tríade foi interpretada como unha vía posible de xerar un encima menos activo que sirva para controlar a velocidade de clivaxe.<ref name="ekici2023">{{cite journal|vauthors=Ekici OD, Paetzel M, Dalbey RE|date=2008|title=Unconventional serine proteases: variations on the catalytic Ser/His/Asp triad configuration|journal=[[Protein Science|Protein Sci.]]|volume=17|issue=12|pages=2023–37|doi=10.1110/ps.035436.108|pmc=2590910|pmid=18824507}}</ref>

=== Ser-Glu-Asp ===

Unha tríade pouco común é a que se encontra nas seldolisina proteases.{{efn|Seldolisina protease {{MEROPS|clan=SB|fam=53}}}} O baixo p''K''<sub>a</sub> do grupo carboxilato do glutamato significa que só actúa como unha base na tríade a pH  moi baixo. Hipotetízase que a tríade é unha [[adaptación biolóxica|adaptación]] a ambientes específicos como as [[fonte termal|fontes termais]] ácidas (por exemplo, a [[kumamolisina]]) ou o  [[lisosoma]] da célula (por exemplo, a [[tripeptidil peptidase]]).<ref name="ekici2023"/>

=== Cys-His-Ser ===
A protease [[Endotelio|endotelial]] [[VASH1|vasohibina]]{{efn|Protease vasohibina {{MEROPS|clan=CA}}|name=Vasohibin}} usa unha cisteína como nucleófilo, pero unha serina para coordinar a base histidina.<ref name=":6">{{cite journal|vauthors=Sanchez-Pulido L, Ponting CP|date=2016|title=Vasohibins: new transglutaminase-like cysteine proteases possessing a non-canonical Cys-His-Ser catalytic triad|journal=[[Bioinformatics (revista)|Bioinformatics]]|volume=32|issue=10|pages=1441–5|doi=10.1093/bioinformatics/btv761|pmc=4866520|pmid=26794318}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Sato Y, Sonoda H|date=2007|title=The vasohibin family: a negative regulatory system of angiogenesis genetically programmed in endothelial cells|url=https://archive.org/details/sim_arteriosclerosis-thrombosis-and-vascular-biology_2007-01_27_1/page/37|journal=[[Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology|Arter. Thromb. Vasc. Biol.]]|volume=27|issue=1|pages=37–41|doi=10.1161/01.atv.0000252062.48280.61|pmid=17095714}}</ref> A pesar de que a serina ten pouco carácter de ácida, é de todos modos efectiva para orientar a histidina da tríade cataltica.<ref name=":6" /> Algúns homólogos teñen alternativamente unha treonina en vez de serina na posición do ácido.<ref name=":6" />

=== Thr-Nter, Ser-Nter e Cys-Nter ===

As treonina proteases, como a subunidade protease do [[proteosoma]]{{efn|name=Proteasome|Proteosoma {{MEROPS|clan=PB|fam=T1}}}} e [[Glutamato N-acetiltransferase|ornitina aciltransferases]]{{efn|name=OAT|Ornitina aciltransferases {{MEROPS|clan=PE|fam=T5}}}} usan o hidroxilo secundario da treonina de maneira análoga ao uso do [[alcohol primario|hidroxilo primario]] da serina.<ref name="brannigan416">{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Brannigan JA, Dodson G, Duggleby HJ, Moody PC, Smith JL, Tomchick DR, Murzin AG|date=1995|title=A protein catalytic framework with an N-terminal nucleophile is capable of self-activation|journal=[[Nature]]|volume=378|issue=6555|pages=416–9|bibcode=1995Natur.378..416B|doi=10.1038/378416a0|pmid=7477383}}</ref><ref name="cheng1902">{{cite journal|vauthors=Cheng H, Grishin NV|date=2005|title=DOM-fold: a structure with crossing loops found in DmpA, ornithine acetyltransferase, and molybdenum cofactor-binding domain|journal=[[Protein Science|Protein Sci.]]|volume=14|issue=7|pages=1902–10|doi=10.1110/ps.051364905|pmc=2253344|pmid=15937278}}</ref> Porén, debido á interferencia estérica do grupo metilo extra da treonina, o membro que fai de base na tríade é a amida ''N''-terminal, que polariza unha molécula ordenada de auga, a cal, á súa vez, desprotona o hidroxilo catalítico para incrementar a súa reactividade.<ref name=":2"/><ref name="ekici2023"/> De maneira similar, existen configuracións equivalentes de 'só serina' e 'só cisteína', como as da [[penicilina acilase]] G{{efn|Penicilina acilase G {{MEROPS|clan=PB|fam=S45}}}} e a penicilina acilase V{{efn|Penicilina acilase V,{{MEROPS|clan=PB|fam=C59}}}} que están evolutivamente relacionadas coas proteases do proteosoma. Unha vez máis, estas usan as súas amidas ''N''-terminais como base.<ref name="ekici2023" />

=== Ser-''cis''Ser-Lys ===

Esta tríade pouco común aparece só nunha superfamilia de amidases. Neste caso, a lisina actúa polarizando a serina do medio.<ref name=":5">{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Shin S, Yun YS, Koo HM, Kim YS, Choi KY, Oh BH|date=2003|title=Characterization of a novel Ser-cisSer-Lys catalytic triad in comparison with the classical Ser-His-Asp triad|journal=[[Journal of Biological Chemistry|J. Biol. Chem.]]|volume=278|issue=27|pages=24937–43|doi=10.1074/jbc.M302156200|pmid=12711609}}</ref> A serina situada no medio forma despois dous fortes enlaces de hidróxeno coa serina nucleofílica para activala (unha coa cadea lateral hidroxilo e a outra coa amida do esqueleto peptídico). Os enlaces de hidróxeno da serina central están nunha orientación pouco común ''[[isomería cis-trans|cis]]'' para facilitar contactos precisos cos outros dous residuos da tríade. A tríade é tamén peculiar porque a lisina e a ''cis''-serina actúan ambas como base que activa a serina catalítica, pero a mesma lisina tamén realiza o papel de membro ácido da tríada así como establece contactos estruturais clave.<ref name=":5" /><ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Cerqueira NM, Moorthy H, Fernandes PA, Ramos MJ|date=2017|title=The mechanism of the Ser-(cis)Ser-Lys catalytic triad of peptide amidases|url=http://pubs.rsc.org/-/content/articlelanding/2017/cp/c7cp00277g/unauth#!divAbstract|journal=[[Physical Chemistry Chemical Physics|Phys. Chem. Chem. Phys.]]|volume=19|issue=19|pages=12343–12354|bibcode=2017PCCP...1912343C|doi=10.1039/C7CP00277G|pmid=28453015|apelidos=|data-acceso=25 de agosto de 2021|data-arquivo=24 de decembro de 2017|url-arquivo=https://web.archive.org/web/20171224213641/http://pubs.rsc.org/-/content/articlelanding/2017/cp/c7cp00277g/unauth#!divAbstract|url-morta=yes}}</ref>

=== Sec-His-Glu ===
O aminoácido pouco común, pero natural [[selenocisteína]] (Sec), pode tamén faacer de nucleófilo nalgunhas tríades catalíticas.<ref name=":0">{{cite journal|vauthors=Brandt W, Wessjohann LA|date=2005|title=The functional role of selenocysteine (Sec) in the catalysis mechanism of large thioredoxin reductases: proposition of a swapping catalytic triad including a Sec-His-Glu state|journal=[[ChemBioChem]]|volume=6|issue=2|pages=386–94|doi=10.1002/cbic.200400276|pmid=15651042}}</ref> A selenocisteína é similar á cisteína, pero contén un átomo de [[selenio]] en lugar dun xofre. Un exemplo é o sitio activo da [[tiorredoxina redutase]], a cal usa o [[selenio]] para a redución do disulfuro na [[tiorredoxina]].<ref name=":0" />

=== Tríades preparadas por enxeñaría ===

Ademais dos tipos de tríades catalíticas que aparecen na natureza, a [[enxeñaría de proteínas]] foi utilizada para crear variantes de encimas con aminoácidos non nativos ou mesmo aminoácidos completamente sintéticos.<ref>{{cite journal|vauthors=Toscano MD, Woycechowsky KJ, Hilvert D|date=2007|title=Minimalist active-site redesign: teaching old enzymes new tricks|journal=[[Angewandte Chemie|Angew. Chem.]]|volume=46|issue=18|pages=3212–36|doi=10.1002/anie.200604205|pmid=17450624}}</ref> As tríades catalíticas foron tamén inseridas en proteínas que non eran orixinalmente catalíticas<ref name=Okochi/> ou en imitacións de proteínas.<ref name=resina/>

A subtilisina (unha serina protease) foi modificada substituíndo o seu nucleófilo oxíxeno con xofre,<ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Abrahmsén L, Tom J, Burnier J, Butcher KA, Kossiakoff A, Wells JA|date=1991|title=Engineering subtilisin and its substrates for efficient ligation of peptide bonds in aqueous solution|journal=[[Biochemistry (revista)|Biochemistry]]|volume=30|issue=17|pages=4151–9|doi=10.1021/bi00231a007|pmid=2021606}}</ref><ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Jackson DY, Burnier J, Quan C, Stanley M, Tom J, Wells JA|date=1994|title=A designed peptide ligase for total synthesis of ribonuclease A with unnatural catalytic residues|journal=[[Science]]|volume=266|issue=5183|pages=243–7|doi=10.1126/science.7939659|jstor=2884761|pmid=7939659|bibcode=1994Sci...266..243J}}</ref> ou [[selenio]],<ref name=":1">{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Syed R, Wu ZP, Hogle JM, Hilvert D|date=1993|title=Crystal structure of selenosubtilisin at 2.0-A resolution|journal=[[Biochemistry (revista)|Biochemistry]]|volume=32|issue=24|pages=6157–64|doi=10.1021/bi00075a007|pmid=8512925}}</ref> ou [[telurio]].<ref name=":3">{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Mao S, Dong Z, Liu J, Li X, Liu X, Luo G, Shen J|date=2005|title=Semisynthetic tellurosubtilisin with glutathione peroxidase activity|journal=[[Journal of the American Chemical Society|J. Am. Chem. Soc.]]|volume=127|issue=33|pages=11588–9|doi=10.1021/ja052451v|pmid=16104720}}</ref> A cisteína e a selenocisteína foron inseridas por [[mutaxénese dirixida a sitio|mutaxénese]], mentres que o aminoácido non natural [[telurocisteína]] foi inserido usando [[Auxotrofia|células auxotróficas]] alimentadas con telurocisteína sintética. Estes [[elemento químico|elementos químicos]] están todos na 16ª [[Grupo (táboa periódica)|columna da táboa periódica]] (a dos [[calcóxeno]]s), así que teñen propiedades similares.<ref>{{Cite book|title=Handbook of Chalcogen Chemistry|last1=Devillanova|first1=Francesco A|last2=Du Mont|first2=Woolf-Walther|publisher=[[Royal Society of Chemistry|RSC]]|year=2013|isbn=9781849736237|edition=2nd|volume=Vol. 1: new perspectives in sulfur, selenium and tellurium|location=Cambridge|oclc=868953797}}</ref><ref>{{Cite book|title=Electrochemistry of Metal Chalcogenides|url=https://archive.org/details/electrochemistry00bour_857|last=Bouroushian|first=Mirtat|publisher=Springer|year=2010|isbn=9783642039669|series=Monographs in Electrochemistry|location=Berlin, Heidelberg|pages=[https://archive.org/details/electrochemistry00bour_857/page/n69 57]–75|chapter=Electrochemistry of the Chalcogens|doi=10.1007/978-3-642-03967-6_2}}</ref> En cada caso, cambiar o nucleófilo reducía a actividade de protease do encima, pero incrementaba outra actividade diferente. Un nucleófilo xofre melloraba a actividade de [[transferase]] dos encimas (ás veces chamada subtiligase). Os nucleófilos selenio e telurio convertían o encima nunha [[oxidorredutase]].<ref name=":1" /><ref name=":3" /> Cando o nucleófilo da protease TEV era cambiado de cisteína a serina, a súa actividade de protease quedaba fortemente reducida, pero podía restaurarse por [[evolución dirixida]].<ref name=":4">{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Shafee T, Gatti-Lafranconi P, Minter R, Hollfelder F|date=2015|title=Handicap-Recover Evolution Leads to a Chemically Versatile, Nucleophile-Permissive Protease|journal=[[ChemBioChem]]|volume=16|issue=13|pages=1866–9|doi=10.1002/cbic.201500295|pmc=4576821|pmid=26097079}}</ref>

Utilizando proteínas non catalíticas como armazóns, inseríronse tríades catalíticas nelas, que foron despois melloradas por evolución dirixida. Inseriuse a tríade Ser-His-Asp nun [[anticorpo]],<ref name=Okochi>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Okochi N, Kato-Murai M, Kadonosono T, Ueda M|date=2007|title=Design of a serine protease-like catalytic triad on an antibody light chain displayed on the yeast cell surface|journal=[[Applied Microbiology and Biotechnology|Appl. Microbiol. Biotechnol.]]|volume=77|issue=3|pages=597–603|doi=10.1007/s00253-007-1197-0|pmid=17899065}}</ref> e tamén noutras diversas proteínas.<ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Rajagopalan S, Wang C, Yu K, Kuzin AP, Richter F, Lew S, Miklos AE, Matthews ML, Seetharaman J, Su M, Hunt JF, Cravatt BF, Baker D|date=2014|title=Design of activated serine-containing catalytic triads with atomic-level accuracy|journal=[[Nature Chemical Biology|Nat. Chem. Biol.]]|volume=10|issue=5|pages=386–91|doi=10.1038/nchembio.1498|pmc=4048123|pmid=24705591}}</ref> Igualmente, creáronse imitacións da tríade catalítica en [[pequena molécula|pequenas moléculas orgánicas]] como o diaril diseleniuro,<ref>{{cite journal|vauthors=Bhowmick D, Mugesh G|date=2015|title=Introduction of a catalytic triad increases the glutathione peroxidase-like activity of diaryl diselenides|journal=[[Organic & Biomolecular Chemistry|Org. Biomol. Chem.]]|volume=13|issue=34|pages=9072–82|doi=10.1039/C5OB01294E|pmid=26220806}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Bhowmick D, Mugesh G|date=2015|title=Insights into the catalytic mechanism of synthetic glutathione peroxidase mimetics|journal=[[Organic & Biomolecular Chemistry|Org. Biomol. Chem.]]|volume=13|issue=41|pages=10262–72|doi=10.1039/c5ob01665g|pmid=26372527}}</ref> e dispostos en [[polímero]]s máis grandes como as [[resina Merrifield|resinas Merrifield]],<ref name=resina>{{Cite journal|display-authors=3|vauthors=Nothling MD, Ganesan A, Condic-Jurkic K, Pressly E, Davalos A, Gotrik MR, Xiao Z, Khoshdel E, Hawker CJ, O'Mara ML, Coote ML|date=2017|title=Simple Design of an Enzyme-Inspired Supported Catalyst Based on a Catalytic Triad|journal=Chem|volume=2|issue=5|pages=732–745|doi=10.1016/j.chempr.2017.04.004}}</ref> e nanoestruturas [[péptido autoensamblado|péptidos curtos autoensamblados]].<ref>{{Cite journal|display-authors=3|vauthors=Gulseren G, Khalily MA, Tekinay AB, Guler MO|date=2016|title=Catalytic supramolecular self-assembled peptide nanostructures for ester hydrolysis|journal=[[Journal of Materials Chemistry B|J. Mater. Chem. B]]|volume=4|issue=26|pages=4605–4611|doi=10.1039/c6tb00795c|pmid=32263403|hdl=11693/36666}}</ref>

== Evolución diverxente ==

A sofisticación da rede de residuos que forma este sitio activo fixo que os residuos implicados na catálise (e os residuos en contacto con eles) estean moi [[conservación (xenética)|conservados evolutivamente]].<ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Halabi N, Rivoire O, Leibler S, Ranganathan R|date=2009|title=Protein sectors: evolutionary units of three-dimensional structure|journal=[[Cell (revista)|Cell]]|volume=138|issue=4|pages=774–86|doi=10.1016/j.cell.2009.07.038|pmc=3210731|pmid=19703402}}</ref> Porén, tamén hai exemplos de evolución diverxente nas tríades catalíticas, tanto na reacción catalizada coma nos residuos usados na catálise. A tríade segue sendo o núcleo do centro activo, mais [[adaptación biolóxica|adaptouse]] evolutivamente para realizar diferentes funcións.<ref>{{Cite journal|vauthors=Murzin AG|date=1998|title=How far divergent evolution goes in proteins|journal=[[Current Opinion in Structural Biology]]|volume=8|issue=3|pages=380–387|doi=10.1016/S0959-440X(98)80073-0|pmid=9666335}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Gerlt JA, Babbitt PC|date=2001|title=Divergent evolution of enzymatic function: mechanistically diverse superfamilies and functionally distinct suprafamilies|journal=[[Annual Review of Biochemistry|Annu. Rev. Biochem.]]|volume=70|issue=1|pages=209–46|doi=10.1146/annurev.biochem.70.1.209|pmid=11395407}}</ref> Algunhas proteínas, chamadas [[pseudoencima]]s, non teñen funcións catalíticas (por exemplo, realizan regulación por unión inhibitoria) e acumularon mutacións que inactivaron as súas tríades catalíticas.<ref>{{cite journal|vauthors=Murphy JM, Farhan H, Eyers PA|date=2017|title=Bio-Zombie: the rise of pseudoenzymes in biology|journal=[[Biochemical Society Transactions|Biochem. Soc. Trans.]]|volume=45|issue=2|pages=537–544|doi=10.1042/bst20160400|pmid=28408493}}</ref>

=== Cambios na reacción ===

As tríades catalíticas realizan unha [[catálise covalente]] por medio dun intermediario acil-encima. Se este intermediario é resolto pola auga, o resultado é a hidrólise do substrato. Pero se o intermediario é resolto polo ataque dun segundo substrato, entón o encima actúa como [[transferase]]. Por exemplo, o ataque por un grupo [[acilo]] ten como resultado unha reacción de [[aciltransferase]]. A partir de hidrolases evolucionaron varias familias de encimas transferases por adaptación para excluír a auga en favor do ataque por un segundo substrato.<ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Stehle F, Brandt W, Stubbs MT, Milkowski C, Strack D|date=2009|title=Sinapoyltransferases in the light of molecular evolution|journal=[[Phytochemistry (revista)|Phytochemistry]]|series=Evolution of Metabolic Diversity|volume=70|issue=15–16|pages=1652–62|doi=10.1016/j.phytochem.2009.07.023|pmid=19695650}}</ref> En diferentes membros da superfamilia das α/β-hidrolases, a tríade Ser-His-Asp é axustada polos residuos que a rodean para realizar polo menos 17 reaccións distintas segundo o caso.<ref name=":7" /><ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Dimitriou PS, Denesyuk A, Takahashi S, Yamashita S, Johnson MS, Nakayama T, Denessiouk K|date=2017|title=Alpha/beta-hydrolases: A unique structural motif coordinates catalytic acid residue in 40 protein fold families|journal=[[Proteins (revista)|Proteins]]|volume=85|issue=10|pages=1845–1855|doi=10.1002/prot.25338|pmid=28643343}}</ref> Algunhas destas reaccións tamén se conseguen con mecanismos que alteraron a formación ou resolución do intermediario acil-encima, ou que non se realizan por medio dun intermediario acil-encima.<ref name=":7" />

Adicionalmente, un mecanismo de transferase alternativo evolucionou nas [[amidofosforribosiltransferase]]s, as cales teñen dous sitios activos.{{efn|Amidofosforribosiltransferase {{MEROPS|clan=PB|fam=C44}}}} No primeiro sitio activo, unha tríade de cisteína hidroliza un substrato [[glutamina]] para liberar [[amoníaco]] libre. O amoníaco entón difunde a través dun [[túnel encimñatico|túnel interno]] do encima ata chegar ao segundo sitio activo, onde é transferido a un segundo substrato.<ref name="Smith">{{cite journal|vauthors=Smith JL|date=1998|title=Glutamine PRPP amidotransferase: snapshots of an enzyme in action|journal=[[Current Opinion in Structural Biology]]|volume=8|issue=6|pages=686–94|doi=10.1016/s0959-440x(98)80087-0|pmid=9914248}}</ref><ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Smith JL, Zaluzec EJ, Wery JP, Niu L, Switzer RL, Zalkin H, Satow Y|date=1994|title=Structure of the allosteric regulatory enzyme of purine biosynthesis|url=https://archive.org/details/sim_science_1994-06-03_264_5164/page/n55|journal=[[Science (revista)|Science]]|volume=264|issue=5164|pages=1427–33|bibcode=1994Sci...264.1427S|doi=10.1126/science.8197456|pmid=8197456}}</ref>

=== Cambios no nucleófilo ===

[[Ficheiro:Triad divergence.svg|thumb|500px|Evolución diverxente das [[Clan PA|proteases do clan PA]] para usar diferentes nucleófilos nas súas tríades catalíticas. Móstranse a tríade de serina da [[quimotripsina]]{{efn|name=Chymotrypsin}} e a tríade de cisteína da protease TEV.{{efn|name=TEV}} ({{PDB|1LVM|1GG6}})]]
A evolución diverxente de residuos de sitios activos é lenta, debido a fortes restricións químicas. Non obstante, algunhas superfamilias de proteases evolucionaron pasando dun nucleófilo a outro. Isto pode inferirse cando unha [[superfamilia proteica|superfamilia]] (co mesmo [[estrutura das proteínas|pregamento]]) contén [[familia proteica|familias]] que usan diferentes nucleófilos.<ref name=":4" /> Tales cambios de nucleófilos ocorreron varias veces durante a historia [[evolución|evolutiva]]; porén o mecanismo polo cal isto acontece aínda non está claro.<ref name="pmid19892822"/><ref name=":4" />

Dentro das superfamilias de proteases que conteñen unha mestura de nucleófilos (por exemplom o [[clan PA]]), as familias desígnanse polo seu nucleófilo catalítico (C=[[cisteína protease]]s, S=[[serina protease]]s).

{| class="wikitable mw-collapsible"
|+Superfamilias que conteñen unha mestura de familias que usan diferentes nucleófilos&nbsp;<ref>{{Cite web|url=https://www.ebi.ac.uk/merops/cgi-bin/clan_index?type=P#P|title=Clans of Mixed (C, S, T) Catalytic Type|website=www.ebi.ac.uk|publisher=MEROPS|access-date=20 Dec 2018}}</ref>
|-
! [[superfamilia de proteínas|Superfamilia]] !! [[familia de proteínas|Familias]] !! Exemplos
|-
| rowspan="2" | [[Clan PA]]
| C3, C4, C24, C30, C37, C62, C74, C99
| protease TEV (Virus do gravado do tabaco ou ''[[Tobacco etch virus]]'')
|-
| S1, S3, S6, S7, S29, S30, S31, S32, S39, S46, S55, S64, S65, S75
| [[quimotripsina]] ([[mamíferos]], por exemplo, ''[[Bos taurus]]'')
|-
| rowspan="3" | Clan PB
| C44, C45, C59, C69, C89, C95
| Precursor da [[amidofosforribosiltransferase]] (''[[Homo sapiens]]'')
|-
| S45, S63
| Precursor da [[penicilina acilase|penicilina G acilase]] (''[[Escherichia coli]]'')
|-
| T1, T2, T3, T6
| Proteosoma de [[arqueas]], compoñente beta (''[[Thermoplasma acidophilum]]'')
|-
| rowspan="2" | Clan PC
| C26, C56
| [[Gamma-glutamil hidrolase]] (''[[Rattus norvegicus]]'')
|-
| S51
| [[Dipeptidase E]] (''[[Escherichia coli]]'')
|-
| rowspan="2" | Clan PD
| C46
| [[proteína Hedgehog]] (''[[Drosophila melanogaster]]'')
|-
| N9, N10, N11
| Subunidade catalítica A da [[V-ATPase|ATPase de protóns de tipo V]] que contén [[inteína]]s (''[[Saccharomyces cerevisiae]]'')
|-
| rowspan="2" | Clan PE
| P1
| [[Beta-peptidil aminopeptidase|DmpA aminopeptidase]] (''[[Ochrobactrum anthropi]]'')
|-
| T5
| Precursor da [[Glutamato N-acetiltransferase|Ornitina acetiltransferase]] (''[[Saccharomyces cerevisiae]]'')
|}

==== Pseudoencimas ====

Outra subclase de variantes da tríade catalítica son os [[pseudoencima]]s, que teñen mutacións na tríada que os fan inactivos cataliticamente, pero poden funcionar como proteínas que se unen a outras ou son estruturais.<ref name="Fischer 17–24">{{Cite journal|vauthors=Fischer K, Reynolds SL|date=2015|title=Pseudoproteases: mechanisms and function|journal=[[Biochemical Journal|Biochem. J.]]|volume=468|issue=1|pages=17–24|doi=10.1042/BJ20141506|pmid=25940733}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Todd AE, Orengo CA, Thornton JM|date=2002|title=Sequence and structural differences between enzyme and nonenzyme homologs|journal=[[Structure (revista)|Structure]]|volume=10|issue=10|pages=1435–51|doi=10.1016/s0969-2126(02)00861-4|pmid=12377129}}</ref> Por exemplo, a proteína que se liga á [[heparina]] [[Azurocidina 1|azurocidina]] é membro do clan PA, pero cunha [[glicina]] en lugar do nucleófilo e unha serina en lugar da histidina.<ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Iversen LF, Kastrup JS, Bjørn SE, Rasmussen PB, Wiberg FC, Flodgaard HJ, Larsen IK|date=1997|title=Structure of HBP, a multifunctional protein with a serine proteinase fold|journal=[[Nature Structural Biology|Nat. Struct. Biol.]]|volume=4|issue=4|pages=265–8|doi=10.1038/nsb0497-265|pmid=9095193}}</ref> De xeito similar, a [[RHBDF1]] é un homólogo das [[protease romboide|proteases romboides]] da familia S54 cunha [[alanina]] no sitio do nucleófilo serina.<ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Zettl M, Adrain C, Strisovsky K, Lastun V, Freeman M|date=2011|title=Rhomboid family pseudoproteases use the ER quality control machinery to regulate intercellular signaling|journal=[[Cell (revista)|Cell]]|volume=145|issue=1|pages=79–91|doi=10.1016/j.cell.2011.02.047|pmc=3149277|pmid=21439629}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Lemberg MK, Adrain C|date=2016|title=Inactive rhomboid proteins: New mechanisms with implications in health and disease|journal=[[Seminars in Cell & Developmental Biology|Semin. Cell Dev. Biol.]]|volume=60|pages=29–37|doi=10.1016/j.semcdb.2016.06.022|pmid=27378062|hdl=10400.7/759}}</ref> Nalgúns casos, os pseudoencimas poden ter unha tríade catalítica aínda intacta pero sufriron mutacións no resto da proteína que suprimiron a súa actividade catalítica. O clan CA contén membros inactivos cataliticamente con tríades mutadas (a [[calpamodulina]] ten lisina en lugar do seu nucleófilo cisteína) e con tríades intactas pero mutacións inactivantes noutras partes (a testina de rata conserva a tríade Cys-His-Asn).<ref>{{Cite journal|vauthors=Cheng CY, Morris I, Bardin CW|date=1993|title=Testins Are Structurally Related to the Mouse Cysteine Proteinase Precursor But Devoid of Any Protease/Anti-Protease Activity|journal=[[Biochemical and Biophysical Research Communications|Biochem. Biophys. Res. Commun.]]|volume=191|issue=1|pages=224–231|doi=10.1006/bbrc.1993.1206|pmid=8447824}}</ref>
{| class="wikitable mw-collapsible"
|+'''Superfamilias que conteñen pseudoencimas con tríades inactivas <ref name="Fischer 17–24"/>'''
!Superfamilia
!Familias que conteñen pseudoencimas 
!Exemplos
|-
|Clan CA
|C1, C2, C19
|[[Calpamodulina]]
|-
|Clan CD
|C14
|[[CFLAR]]
|-
|Clan SC
|S9, S33
|[[Neurolixina]]
|-
|Clan SK
|S14
|[[Familia da protease Clp|ClpR]]
|-
|Clan SR
|S60
|Dominio 2 da serotransferrina
|-
|Clan ST
|S54
|[[RHBDF1]]
|-
|Clan PA
|S1
|[[Azurocidina 1]]
|-
|Clan PB
|T1
|[[PSMB3]]
|}

== Evolución converxente ==

{{Imaxe múltiple
 | posición_táboa = 
 | dirección = vertical
 | ancho = 500
 | título=  | posición_título =  | fondo_de_título = 
 | texto =  | posición_texto =   | fondo_de_texto = 
 | foto1 = Triad convergence ser cys.svg | ancho1 =  | texto1 =Converxencia evolutiva das serina e cisteína proteases cara á mesma organización das tríades catalíticas de ácido-base-nucleófilo en diferentes superfamilias proteicas. Móstranse as tríades da [[subtilisina]],{{efn|Subtilisina {{MEROPS|clan=SB|fam=S8}}}} [[prolil oligopeptidase]],{{efn|Prolil oligopeptidase {{MEROPS|clan=SC|fam=S9}}}} protease TEV,{{efn|name=TEV}} e [[papaína]].{{efn|name=papain}} ({{PDB|1ST2|1LVM|3EQ8|1PE6}})  | posición_texto1 = 
 | foto2 = Triad convergence thr.svg | ancho2 =  | texto2 =Converxencia evolutiva das [[treonina protease]]s cara a unha mesma organización do sitio activo ''N''-terminal. Móstranse a treonina catalítica do proteosoma{{efn|name=Proteasome}} e a ornitina acetiltransferase.{{efn|name=OAT|}} ({{PDB|1VRA|1PMA}}) | posición_texto2 = 
 | foto3 =  | ancho3 =  | texto3 =  | posición_texto3 = 
 | foto4 =  | ancho4 =  | texto4 =  | posición_texto4 = 
 | foto5 =  | ancho5 =  | texto5 =  | posición_texto5 = 
 | pé   = 
}}
A [[encimoloxía]] das proteases proporciona algúns dos máis claros exemplos de evolución converxente. O mesmo arranxo xeométrico dos residuos da tríade aparece nunhas 20 superfamilias de encimas distintas. Cada unha destas superfamilias é o resultado da evolución converxente que deu lugar ao mesmo arranxo da tríade dentro dun pregamento estrutural diferente. Isto débese a que os modos produtivos para colocar os tres residuos da tríade, o esqueleto peptídico do encima e o substrato son limitados. Estes exemplos reflicten as restricións químicas e físicas que teñen os encimas, que os levan a evolucionar converxendo de forma repetida e independentemente en solucións equivalentes.<ref name=":2"/><ref name="buller1"/>

=== Cisteína e serina hidrolases ===

Tamén se observa unha converxencia na xeometría da tríade en serina proteases como nas superfamilias da [[quimotripsina]]{{efn|name=Chymotrypsin}} e [[subtilisina]]. Unha evolución converxente similar ocorreu coas cisteína proteases como nas superfamilias da [[protease C3]] viral e da [[papaína]]{{efn|Papaína {{MEROPS|clan=CA|fam=C1}}|name = papain}}. Estas tríades converxeron case a un mesmo arranxo da tríade debido ás semellanzas no mecanismo da proteólise con cisteína e serina.<ref name="buller1" />

'''Familias de cisteína&nbsp;proteases'''
{| class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
|-
! Superfamilia !! Familias !! Exemplos
|-
| CA|| C1, C2, C6, C10, C12, C16, C19, C28, C31, C32, C33, C39, C47, C51, C54, C58, C64, C65, C66, C67, C70, C71, C76, C78, C83, C85, C86, C87, C93, C96, C98, C101
|[[Papaína]] (''[[Carica papaya]]'') e [[calpaína]] (''[[Homo sapiens]]'')
|-
| CD||C11, C13, C14, C25, C50, C80, C84||[[Caspase-1]] (''[[Rattus norvegicus]]'') e [[separase]] (''[[Saccharomyces cerevisiae]]'')
|-
| CE||C5, C48, C55, C57, C63, C79||[[Adenaína]] ([[adenovirus]] humano tipo 2)
|-
| CF||C15||[[Piroglutamil-peptidase I]] (''[[Bacillus amyloliquefaciens]]'')
|-
| CL||C60, C82||[[Sortase A]] (''[[Staphylococcus aureus]]'')
|-
| CM||C18||[[NS2-3 protease|Peptidase 2 do virus da hepatite C]] ([[virus da hepatite C]])
|-
| CN||C9||[[protease do virus Sindbis|peptidase tipo nsP2 do virus Sindbis]] ([[virus sindbis]])
|-
| CO||C40||[[Dipeptidil-peptidase VI]] (''[http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Lysinibacillus_sphaericus_C3-41 Lysinibacillus sphaericus] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200917200134/http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Lysinibacillus_sphaericus_C3-41 |date=17 de setembro de 2020 }}'')
|-
| CP||C97||[[DeSI-1 peptidase]] (''[[Mus musculus]]'')
|-
| [[PA clan|PA]]||C3, C4, C24, C30, C37, C62, C74, C99||Protease TEV (virus do gravado do tabaco ou ''[[Tobacco etch virus]]'')
|-
| PB||C44, C45, C59, C69, C89, C95||Precursor da [[amidofosforribosiltransferase]] (''[[Homo sapiens]]'')
|-
| PC||C26, C56||[[Gamma-glutamil hidrolase]] (''[[Rattus norvegicus]]'')
|-
| PD||C46||[[proteína Hedgehog]] (''[[Drosophila melanogaster]]'')
|-
| PE||P1||[[Beta-peptidil aminopeptidase|DmpA aminopeptidase]] (''[[Ochrobactrum anthropi]]'')
|-
| non asignadas||C7, C8, C21, C23, C27, C36, C42, C53, C75||
|}

'''Familias de serina&nbsp;proteases'''
{| class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
|-
! Superfamilia !! Familias !! Exemplos
|-
| SB||S8, S53||[[Subtilisina]] (''[[Bacillus licheniformis]]'')
|-
| SC||S9, S10, S15, S28, S33, S37||[[Prolil oligopeptidase]] (''[[Sus scrofa]]'')
|-
| SE||S11, S12, S13||[[D-Ala-D-Ala peptidase C]] (''[[Escherichia coli]]'')
|-
| SF||S24, S26||[[Peptidase do sinal]] I (''[[Escherichia coli]]'')
|-
| SH||S21, S73, S77, S78, S80||[[Asemblina]] de citomegalovirus ([[herpesvirus]] 5 humano)
|-
| SJ||S16, S50, S69||[[Lon-A peptidase]] (''[[Escherichia coli]]'')
|-
| SK||S14, S41, S49||[[Subunidade proteolítica da protease Clp dependente de ATP|Protease Clp]] (''[[Escherichia coli]]'')
|-
| SO||S74||Proteína que autocliva o apéndice do colo CIMCD do fago GA-1 ([[fago G de Bacillus|Fago GA-1 de Bacillus]])
|-
| SP||S59||[[Nucleoporina]] 145 (''[[Homo sapiens]]'')
|-
| SR||S60||[[Lactoferrina]] (''[[Homo sapiens]]'')
|-
| SS||S66||[[Mureína tetrapeptidase LD-carboxipeptidase]] (''[[Pseudomonas aeruginosa]]'')
|-
| ST||S54||[[protease romboide|Romboide]]-1 (''[[Drosophila melanogaster]]'')
|-
| [[PA clan|PA]]||S1, S3, S6, S7, S29, S30, S31, S32, S39, S46, S55, S64, S65, S75||[[Quimotripsina]] A (''[[Bos taurus]]'')
|-
| PB||S45, S63||Precursor da [[penicilina acilase|Penicilina G acilase]] (''[[Escherichia coli]]'')
|-
| PC||S51||[[Dipeptidase E]] (''[[Escherichia coli]]'')
|-
| PE||P1||[[DmpA aminopeptidase]] (''[[Ochrobactrum anthropi]]'')
|-
| non asignadas||S48, S62, S68, S71, S72, S79, S81||
|}

=== Treonina proteases ===

As treonina proteases usan o aminoácido treonina como nucleófilo catalitico. A diferenza da cisteina e serina, a treonina é un hidroxilo secundario (é dicir, ten tamén un grupo metilo). Este grupo metilo restrinxe grandemente as posibles orientacións da tríade e o substrato, xa que o metilo choca co esqueleto peptídico do encima ou coa base histidina.<ref name="buller1" /> Cando o nucleófilo dunha serina protease muta a treonina, o metilo ocupa diversas posicións, a maioría das cales impiden a unión do substrato.<ref>{{cite journal|display-authors=3|vauthors=Pelc LA, Chen Z, Gohara DW, Vogt AD, Pozzi N, Di Cera E|date=2015|title=Why Ser and not Thr brokers catalysis in the trypsin fold|journal=[[Biochemistry (revista)|Biochemistry]]|volume=54|issue=7|pages=1457–64|doi=10.1021/acs.biochem.5b00014|pmc=4342846|pmid=25664608}}</ref> En consecuencia, o residuo catalítico dunha treonina protease está localizado no seu ''N''-terminal.<ref name="buller1" />

Sábese que dúas superfamilias de encimas evolutivamente independentes con diferentes pregamentos da proteína usan o residuo ''N''-terminal como nucleófilo, que son: superfamilia PB (proteosomas que usan o pregamento Ntn)<ref name="brannigan416" /> e superfamilia PE ([[acetiltransferase]]s que usan o pregamento DOM)<ref name="cheng1902" /> Esta semellanza na estrutura do [[sitio activo]] en pregamentos proteicos completamente diferentes indica que o sitio activo evolucionou converxentemente en ditas superfamilias.<ref name="buller1" /><ref name="ekici2023" />

'''Familias de treonina&nbsp;proteases'''
{| class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
|-
! Superfamilia !! Familias !! Exemplos
|-
| Clan PB || T1, T2, T3, T6 || Compoñente beta do proteosoma de arqueas (''[[Thermoplasma acidophilum]]'')
|-
| Clan PE || T5 || Ornitina acetiltransferase (''[[Saccharomyces cerevisiae]]'')
|}

== Notas ==

{{notelist|33em}}


{{reflist|33em}}

== Véxase tamén ==
=== Outros artigos ===
*[[Sitio activo]]
*[[Evolución converxente]]
*[[Evolución diverxente]]
*[[Catálise encimática]]
*[[Superfamilia de encimas]]
*[[Grupos funcionais]]
*[[Clan PA]]
*[[Protease]]
*[[Proteólise]]

{{control de autoridades}}

[[Categoría:Bioloxía molecular]]
[[Categoría:Encimas]]
[[Categoría:Evolución]]