Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
полагать, что все они функционируют совершенно одинаково. В то же время
имеются многочисленные данные, свидетельствующие о том, что механизм их
действия можно представить в виде следующей общей схемы:
АМР-PPj + Аминокислота = Аминоацил-АМР + РР{, (7.97) Аминоацил-АМР + тРНК
= Аминоацил-тРНК. + АМР. (7.98)
Более подробно этот вопрос рассматривается в гл. 11.
Весьма интересно, что очень высокая специфичность реакций, катализируемых
рассматриваемыми ферментами, обусловлена не только специфичностью
связывающих участков к аминокислоте и тРНК, но также и процессом переноса
на тРНК. Например, изолейцил-тРНК-синтетаза Е. coli (КФ. 6.1.1.5) не
вполне специфична на стадии связывания: она может связывать либо
изолейцин, либо валин на одном участке и либо нормальную, либо несколько
модифицированную лейциновую тРНК на другом. Фермент катализирует
образование как изолейцил-АМР, так и валил-AMP, так что первая стадия
процесса не является специфичной. При взаимодействии изолейциновой тРНК с
изолейцил-АМР образуется изолейцил-тРНК, если же изолей-циновую тРНК
инкубировать с валил-АМР, то образуются валин и АМР; происходит,
следовательно, гидролиз валил-АМР и предотвращается "ошибка" в синтезе
белка. Гидролиз не осуществляется в отсутствие изолейциновой тРНК. Более
того, для гидролиза необходимо, чтобы тРНК была "правильной" для данного
фермента; так, хотя модифицированная тРНК связывается с ферментом, она не
катализирует гидролиз валил-АМР и не акцептирует изолейцин от изолейцил-
АМР. Благодаря рассмотренным выше особенностям системы обеспечивается ее
специфичность (см. [257]).
Глава 8
Ингибирование и активация ферментов
А. ИНГИБИТОРЫ
Отравление какого-либо фермента, участвующего в важном метаболическом
процессе, приостанавливает весь процесс и оказывает глубокое, а иногда и
летальное действие на организм. Подобную инактивацию какого-нибудь
определенного ключевого фермента Петерс [1511] назвал биохимическим
повреждением. В качестве наглядного примера фатальных последствий, к
которым может привести специфическое отравление определенного фермента,
сошлемся на токсическое действие цианида, проявляющееся в подавлении
активности цитохромоксидазы; это влечет за собой остановку аэробных
окислительных процессов, в результате чего через несколько минут
наступает смерть организма.
Более глубокое исследование таких явлений способствовало тому, что учение
об ингибиторах ферментов из второстепенного раздела кинетики ферментов
превратилось в важную отрасль знания, имеющую фундаментальное значение
для фармакологии и токсикологии. Оно находит непосредственное
практическое применение, в том числе и в военном деле; "нервные газы",
например, представляют собой по существу специфические ингибиторы
ферментов. В последнее время в качестве инсектицидов все чаще
используются соединения, родственные ингибиторам ферментов, и это
послужило основой для создания крупной, усиленно развивающейся отрасли
промышленности. Изучение действия токсических веществ in vitro с целью
выяснить, не являются ли эти вещества ингибиторами ферментов, оказывается
полезным при разработке противоядий к определенным ядовитым веществам. И
хотя вся эта область исследования сравнительно молодая и до сих пор лишь
для относительно небольшого числа ядов удалось показать, что они
подавляют активность определенных ферментов, тем не менее имеющиеся
сведения дают основания надеяться, что со временем на этом пути будут
получены интересные результаты.
Однако даже в тех случаях, когда действие лекарственного препарата или
токсического вещества можно с уверенностью связать с его влиянием на
определенный фермент, не всегда легко выяснить, как именно возникают те
или иные физиологи-
482
Глава 8
ческие изменения; неизвестно, например, почему вещества, отравляющие
тиоловые ферменты, вызывают возникновение серии электрических импульсов в
нервных волокнах роговицы, приводящее к слезотечению. Подобный пробел в
наших знаниях там, где речь идет о связи между первичным биохимическим
механизмом и конечным физиологическим эффектом, не представляет собой
чего-либо исключительного; так же обстоит, например, дело и с учением об
авитаминозах, хотя биохимическая роль витаминов известна.
В чисто академическом плане специфические ингибиторы ферментов часто
находят "практическое" применение как орудие исследования. Например,
многие из промежуточных продуктов гликолиза и дрожжевого брожения были
открыты главным образом благодаря использованию ингибиторов, блокирующих
последовательные стадии процесса, так как в результате такого
блокирования соответствующие промежуточные продукты накапливаются в
количествах, достаточных для их выделения и идентификации. Использование
малоната-конкурентного ингибитора сукцинатдегидрогеназы - позволило
обнаружить существование цикла лимонной кислоты.
ТИПЫ ОБРАТИМОГО ИНГИБИРОВАНИЯ
Простое необратимое разрушение фермента, например денатурация под
