Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
субъединицы оказывают одинаковое влияние на данную субъединицу, уравнение
связывания имеет вид
s s3 ( 2 \ 3s3 s4
580
Глава 8
Рис. 8.31. Схематическое изображение! модели согласованных кон-
формационных изменений (модель Моно, Уаймена и Шанжё [3217] у для
тетрамерного фермента. О и ? -два разных конформацион-ных состояния
субъединиц.
Если предположить, что влияние соседних субъединиц различно, мы получим
следующее уравнение:
3s3
у _______ К3 ~г V "х / a2Ksa ~1~ а22^У* /о од ov
S it 9.с2 / 9 \ 4j3 с4 {0.444}
4s 2s* / 2 \
1+ + К," (,+_аГ)
Уаймен [5176] рассмотрел прямоугольную модель взаимодействия субъединиц,
в которой каждая субъедйница соседст-
Ингибирование и активация ферментов
вует с двумя другими, расположенными на разном расстоянии и влияющими на
нее в разной степени. Когда ближайшая к данной субъединица связывает
субстрат, константа диссоциации для рассматриваемой субъединицы
становится равной aiKs~ При связывании субстрата более отдаленной
субъединицей константа диссоциации равна аг/Cs, а когда заняты обе
примыкающие субъединицы - аЛ Эти соотношения приводят к следующему
уравнению связывания:
Модель согласованных конфирмационных переходов (модель Моно, Уаймена и
Шанжё)
Первая молекулярная модель, с помощью которой попытались объяснить
кооперативность на основе конформационных изменений молекулы фермента,
была предложена Моно, Уайменом и Шанжё [3217]. В основе модели лежат
следующие предположения.
1. Кооперативные белки представляют собой олигомеры, состоящие из
идентичных протомеров, которые связаны друг с другом таким образом, что
занимают в свободном белке эквивалентные положения. Такой белок обладает
по крайней мере одной осью симметрии.
2. Протомер является наименьшей функциональной субъединицей белка,
которая содержит один специфический центр связывания для каждого лиганда.
(В случае аллостерических белков, которые состоят из субъединиц
различного типа, протомер' не соответствует какой-либо отдельной
субъединице, а построен таким образом, что включает каждую из субъединиц
различных типов.)
3. Из 1 и 2 следует, что для любого специфического лиганда все
связывающие центры молекулы белка идентичны.
4. Взаимодействие протомеров в олигомере накладывает ограничение на
конформационное состояние каждого из протомеров. Если связывание лиганда
одним протомером вызывает изменение его конформации, то идентичные
конформационные изменения должны наблюдаться и для всех других
протомеровг входящих в состав белкового олигомера.
5. Свободный белок представлен по крайней мере двумя разными
конформационными состояниями, находящимися в равно-
.582
Глава 8
весии. Эти состояния различаются по характеру связи между протомерами,
что приводит к различиям в эффективности связывания лигандов. Таким
образом, переход из одного состояния в другое приводит к изменению
сродства фермента к данному лиганду. Молекулярная симметрия белкового
олигомера, однако, не изменяется при переходе из одного состояния в
другое.
Согласно рассматриваемой модели, в простейшем случае в равновесии белок
может находиться в двух конформационных состояниях - R ("расслабленном")
и Т ("напряженном"). На рис. 8.31 представлена такая модель для случая
связывания ¦субстрата тетрамерным ферментом. По определению все субст-
ратсвязывающие центры белка как в состоянии R, так и в состоянии Т
идентичны, следовательно, для определения связывания субстрата ферментом
в этих двух состояниях могут быть использованы микроскопические константы
диссоциации Кя и Кт. Такая система представляется следующей совокупностью
равновесных стадий:
R
Kr
Kr
Kr
Kr
Х*г
RS ^ TS
XT
rs2 ^ TS2 R
1 с
RS3 ^ TS3
(8.244)
KT
rs4 ^ TS4
Здесь L - константа равновесия для перехода между двумя состояниями
L = T/R; (8.245)
иногда ее называют аллостерической константой. Если обозначить
концентрации форм от R до RS4 через Хо, х4, а от Т до TS4 - через у0,
у4, то выражение для степени насыщения бу-
дет иметь вид
У (*1 + 2х2 4- Зх3 + 4хр + {У\ + tyt + Зу3 4у4) /g 246)
s ~~ 4 [(х0 + хх + х2 + х3 + х4) + (У0 + УХ + Уъ + Уз + Уа)\ '
Кажущиеся константы диссоциации для каждой стадии этой схемы связаны с
микроскопическими константами следующими
Ингибирование и активация ферментов
585
соотношениями:
!< "К II •^т1~_4_Кт; (8.247>
Кт2-"з~ AV; (8.248)
KR3 =4^, Ктз^^Кт! (8.249)
KRi = 4KR, KTi=4KT. (8.250)
Концентрации различных форм могут быть выр эти кажущиеся константы
диссоциации: ажены через
х - .JoL. *Ri и - y°s • Hi ; ATI (8.251)
х*lS tr,s (8.252)
2 ~к ' AR2 i/г -p , AT2
V _ х$ 3 - ~V ' I/ - ^ -IS * АТз (8.253)
X3S 4 ^R4 ' У4 =" -p • AT4 (8.254)
Объединяя (8.251) и (8.252) для исключения Xi и г/i, получаем
х *oS2 v - ^ (8.255).
2 AriAr2 АцАт*
Аналогичным образом, исключив х2 и у2, Хз и у г из уравнений (8.253) и
(8.254), получаем х3- _ ff*. , Уз~ - -**- : (8.256) KriKrzKrs КТ1Кт2Кт3 к
' " *Ь(r)* ,, - Уо& /0 OK7V
4 KriAr*Krj/(R4 ' 4 AtiAt2AtsAt4
