שלשה קטליטית

שלשה קטליטית (catalytic triad) הוא מונח בביוכימיה המתייחס לרוב לשלוש חומצות אמינו הנמצאות באתר הפעיל של פרוטאזות וחיוניות לפעילותן. 

לדוגמה, שלוש חומצות האמינו סרין, אספרטט והיסטידין הן השלשה הקטליטית במשפחת הסרין פרוטאזות. שלושתן פועלות יחד בביקוע קשרים פפטידיים בחלבונים. השלשה הקטליטית של ציסטאין פרוטאזות שונה רק בחומצה אמינית אחת מהשלשה של סרין פרוטאזות: החומצה האמינית ציסטאין מחליפה את סרין וממלאת תפקיד דומה לה.
לעיתים המושג שלשה קטליטית מתייחס גם לשלשות חומצות אמינו אחרות הפועלות יחד ומקטלזות תגובות אחרות.

מיקום השלשה הקטליטית במבנה החלבון
השלשה הקטליטית נמצאת באתר הפעיל של אנזימים. על אף ששלוש חומצות האמינו בדרך כלל רחוקות אחת מהשנייה מבחינת רצף החלבון (המבנה הראשוני), בעקבות קיפולו ומבנהו התלת-ממדי (המבנה השלישוני) של החלבון נוצרת קרבה מרחבית בין חומצות האמינו ופעילותן כשלשה מתאפשרת.

דוגמה לפעילות של שלשה קטליטית
כימוטריפסין הוא אנזים המבקע קשרים פפטידיים בעזרת שלשה קטליטית המורכבת מסרין-195, היסטדין-57 ואספרטט-102. שלוש חומצות האמינו פועלות יחד ומבקעות את הקשר הפפטידי.

מנגנון פעולה זה מתרחש במספר שלבים:
 יצירת נוקלאופיל: עצם קישור הסובסטרט לאתר הפעיל גורם לשינויי קונפורמציה קטנים, שיוצרים עדיפות להעברת פרוטון מסרין להיסטדין. ההיסטדין שפועלת כבסיס מקבלת את הפרוטון והחומצה האמינית סרין הופכת לבסיס (נוקלאופיל).
 סרין פועלת כנוקלאופיל ותוקפת את הפחמן בקצה הקרבוקסילי של הסובסטרט. מתקבל תוצר ביניים טטרהדראלי לא יציב, בעל מטען שלילי המיוצב על ידי קשרי מימן עם חור האוקסיאניון.
 הוצאה של השרשרת המפורקת: תוצר הביניים מתפרק כך שהפחמן והחמצן הקרבונילי נשארים קשורים לכימוטרפסין, בזמן שהחומצה האמינית היסטדין פועלת כחומצה ומוסרת פרוטון לאמין של הקשר הפפטידי ובכך שוברת אותו.
 עם הגעת מולקולת מים, החומצה האמינית היסטדין קוטפת ממנה פרוטון ויוצרת הידרוקסיל.
 ההידרוקסיל פועל כנוקלאופיל ותוקף את הפחמן שנותר קשור לכימוטרפסין. שוב נוצר מצב ביניים טטרהדראלי עם אנרגיה גבוהה אשר מיוצב על ידי חור האוקסיאניון.
 היסטדין מחזירה לסרין את הפרוטון ועוזרת בכך לנתק את הפחמן הקרבונילי.
 נוצר קצה קרבוקסילי חדש והשרשרת החלבונית מתנתקת מהכימוטרפסין.

ראו גם
 סרין פרוטאז
 ציסטאין פרוטאז
 קטליזה אנזימטית

קישורים חיצוניים

ביוכימיה
חומצות אמינו
אנזימים
זרזים