Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
структура характерна для внутриклеточных ферментов. Внеклеточные
ферменты, как правило, являются относительно простыми белками, их
активность не регулируется каким-либо видом специального метаболического
контроля.
Большинство теорий кооперативного действия ферментов предполагает, что
регуляторные ферменты обладают четвертичной структурой (см. гл. 8), и
было показано, что все детально исследованные регуляторные ферменты имеют
субъединичную структуру; субъединицы могут быть либо идентичными (что,
по-видимому, имеет место в случае глутаматдегидрогеназы [139]), либо
разными (как у аспартат-карбамоилтрансфера-зы [5014]).
Алкогольдегидрогеназа и лактатдегидрогеназа образуются в результате
ассоциации субъединиц разных типов, о чем упоминалось выше и будет идти
речь в гл. 12..
Кроме тех случаев, когда ферменты обладают четвертичной структурой в
клетке, возможно образование четвертичной структуры в процессе их
выделения или хранения. Можно полагать, что ферменты, которые в клетке
прикреплены к липидсодержащим мембранам, взаимодействуют с липидами этих
мембран своими гидрофобными участками. Если при экстрагировании и очистке
происходит удаление липидов, то эти "липкие" гидрофобные участки белковых
молекул будут взаимодействовать друг с другом, что приведет к агрегации.
Такого типа агрегацию наблюдали у фермента 1Л)Рглюкоза-липополисахарид -
глюкозилтрансферазы I (КФ 2.4.1.58) из Salmonella typhimuri-шп [3296].
Расположение лигандсвязывающих участков у полимерных белков различается;
как правило, каждая субъединица имеет один связывающий участок для
каждого субстрата, однако в
Структура ферментов
773
некоторых случаях, например у аспартат-карбамоилтрансфера-зы, с
субстратами и с аллостерическими эффекторами [1526, 5014] взаимодействуют
разные субъединицы, а у лактозосин-тазы (система, которую мы обсуждали
выше) один из двух типов субъединиц непосредственно участвует и в
связывании субстрата, и в катализе. Показано, что на две субъединицы
иЁ)Рглюкоза - 4-эпимеразы из дрожжей и Е. соЫ связывается одна молекула
NAD [969, 5109], а NAD-зависимая изоцитратде-гидрогеназа из сердечной
мышцы свиньи, которая является октамером, связывает четыре молекулы NADP.
Этот, а также другие примеры (см. обзор [2489]) могут быть объяснены тем,
что в образовании активного центра участвует не одна субъединица. Проще
всего предположить при этом, что каждая из двух субъединиц формирует
какую-то часть активного центра. Например, если бы на рис. 10.18 внизу не
было узкого мостика между двумя половинками молекулы, мы имели бы две
субъединицы, каждая из которых несет одну сторону щели, и активностью
обладал бы только комплекс из двух субъединиц. Однако на самом деле
ситуация часто оказывается более сложной, и мы пока не располагаем
данными, подтверждающими наше предположение, хотя, возможно,
присоединение 2,3-бис-фосфоглицерата между двумя p-цепями
дезоксигемоглобина [483, 3294] является иллюстрацией именно такого
случая. Другим объяснением может служить феномен "полуцентровой
активности" в мультимерных ферментах. Это явление более подробно
обсуждается в гл! 8.
Мультиферментные системы
Мультиферментные системы рассматриваются в рамках представлений о
четвертичной структуре, однако следует иметь в виду, что наличие более
чем одной каталитической активности у молекулы фермента не обязательно
указывает на то, что эти активности связаны с разными субъединицами, хотя
обычно это именно так. Иногда в результате слияния генов образуется одна
полипептидная цепь с двумя активными центрами, катализирующими совершенно
разные реакции, что и было продемонстрировано на примере двух ферментов
гистидинового оперона у Salmonella typhimurium [5266], а также триптофан-
синтазы (КФ 4.2.1.20) некоторых грибов [1671]. Анализ аминокислотной
последовательности показал, что слияние субъединиц имеет место также у
некоторых аминоацил-тРНК-синтетаз [2506].
Прочность связывания компонентов в мультиферментной системе может
варьировать. В некоторых случаях, например в
774
Глава 10
комплексе синтетазы жирных кислот у дрожжей и у млекопитающих, а также у
2-оксоглутаратдегидрогеназы млекопитающих, связь между компонентами
достаточно прочная. Другие мультиферментные системы, например комплекс
триптофансин-тазы некоторых видов микроорганизмов и цистеинсинтазы, легко
диссоциируют (см. обзор [1568]). Комплексы, у которых прочность
связывания относительно мала, могут диссоциировать в процессе выделения и
при очистке, как это, по-видимо-му, происходит при выделении комплекса
триптофансинтазы из Е. coli [1568]. Возможно, некоторые ферменты,
выделяющиеся как отдельные ферментные единицы, в клетке находятся в
комплексе с другими ферментами. Так, было показано существование
комплексов между карбонат-дегидратазой и ксантин-оксидазой [1412], F-
актином и альдолазой, триозофосфатизоме-разой и глицеральдегид-3-
фосфатдегидрогеназой [155, 156]. Ассоциация может происходить между
