Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
2о + 'КЙа+'кЧа+~КЧа+КЫа г°( + *ra) и, так как L = w0/z0, можно записать,
что
('+тг-Г
La=L-)------(8.278)
(1+ *RA )
Поскольку по определению Kra<Kta (т. е. активатор связывается
преимущественно R-формой), а//СТд<а//СрА и, следовательно, кажущаяся
аллостерическая константа уменьшается. В предельном случае, когда
активатор связывается только с ферментом в R-конформации, /Ста стремится
к бесконечности (следовательно, величиной а/КтА можно пренебречь) и
уравнение (8.278) приобретает вид
La=~,-------Цг-ТГ- (8-279)
(1+ Kra )
При наличии аллостерического ингибитора, который преимущественно
связывается с ферментом в Т-конформации и увеличивает значение кажущейся
аллостерической константы до Ьь получаем выражение, сходное с предыдущим:
(1+^гУ
L^l) 1ЦЦГ, (8.280)
(1+_^г)
где Kti и Kri - константы диссоциации комплексов ингибитора 13*
588
Глава 8
с ферментом в Т- и R-состояниях соответственно, i - концентрация
ингибитора. Поскольку в этом случае по определению Лп< СКт и,
следовательно, i/KmCi/Kyi, то величина кажущейся аллостерической
константы увеличивается в присутствии ингибитора. В предельном случае,
когда ингибитор связывается только с ферментом в Т-конформации, Kri
стремится к бесконечности, следовательно, величиной i/KRi можно
пренебречь и уравнение (8.280) сводится к виду
Ll=L(l+-±r)1. (8.281)
Выражение для кажущейся аллостерической константы L' при наличии
одновременно и активатора, и ингибитора в случае фермента, содержащего п
связывающих центров для каждого лиганда, имеет вид
1 / 1 (1+ *Т1 ) (]+ Ята) /о ОСоч
L -L j-yr-----------------ГДЙ- (8'282>
(1+ Дм) (l+ Kr а)
Если ингибитор связывается только с ферментом в Т-конформации, а
активатор - только в R-конформации, уравнение упрощается
(i 1 Г
L'=L )1+ (8.283)
(1 + "дйг)
Можно также получить уравнения, описывающие влияние
активаторов и ингибиторов на степень насыщения субстратом
тетрамерного фермента. Заменяя L на V из уравнения (8.282), получим
s / s \8 . (1+"7Дт1)4(1+о/Дта)4 s ГМ3
у KRV+ KR) +L (l+i/Km)*(l+a/KRA)* Кт V + Кт I
Л I s Vi. г O + Wti)4?! +Q/A-TA)4 /. . s V
\ KR J ' (1 -f i'/A'ri)4 (1 + a/KRA)4 \ Kj j
(8.284)
Введя обозначения г/Л'т1 = Р, i/KRi = fi', a/KRд^у, а/Ктa=y'> получим
общее уравнение для степени насыщения фермента с п
центрами связывания для каждого эффектора в том же виде, что и уравнение
(8.266):
(1 + B)n (1 + v')"
у "<l+">-1+t }| + рг(1+,{"
s (1 + В)п (1 4- w*)1 r (.o.zoo;
Ингибирование и активация ферментов
589
Изящество и простота модели Моно, Уаймена и Шанжё привлекли к ней
внимание многих исследователей. От более поздних моделей она отличается
тем, что позволяет сделать выводы (по крайней мере в наиболее простой
форме), справедливость которых можно проверить экспериментально. Такая
проверка будет обсуждаться после рассмотрения некоторых других моделей
кооперативности.
Модели диссоциации-ассоциации
Модель, которая на первый взгляд похожа на модель Моно, Уаймена и Шанжё,
предполагает, что между формами фермента, различающимися по степени
ассоциации, устанавливается равновесие, на которое влияет субстрат.
Некоторые аспекты таких моделей рассмотрены Фриденом [ 1421 ]1 и Николем,
Джексоном и Винзором [3414]. Эта модель сложнее, чем рассмотренная ранее
модель, в которой концентрация белка влияет на положение равновесия между
полимерными формами фермента (гл. 4). В простейшем случае димерного
фермента
2Е *=* Е2 (8.286)
константа равновесия равна
L = if-. (8.287)
Если предположить, что центры связывания субстрата на димере Е2 идентичны
и не взаимодействуют, могут быть записаны следующие уравнения:
(8.288)
тЙг-=Яе2. (8.289)
[E2S] [E2S] [S]
Ke.. (8.290)
[E2S2] 2
Выражение для степени насыщения, которое может быть выведено тем же
путем, что и для предыдущей системы, имеет вид
5 s / s \
- ~к^ + 2Lem ~ЩГ ( 1 + ~ъг)
Ys=r f-(8-291)
(1+ ~KFj+2Lem\1 + l<^
где е-m - концентрация мономера фермента. Если ввести обозна-
590
Глава 8
чения gc=s/Ke и с = Ке/Ке2, уравнение (8.291) можно записать в той же
форме, что и (8.266):
_ а + ЫЛщСа. (1 + са) /0 опоч
(l+a)+2Lem(l+ca)2 ' (p.zaz;
Эти уравнения показывают, что кооперативность системы зависит от
концентрации фермента. В случае исключительного связывания, если субстрат
связывает только мономерная форма (Де2 = °°), уравнение упрощается до
уравнения гиперболы, если же субстрат связывает только димерная форма
(Л'е = °°), связывание становится все более кооперативным по мере
увеличения концентрации мономера при разбавлении. В более сложных
системах исключительное связывание субстрата диссоциированной формой не
обязательно приводит к потере кооперативности при разбавлении. Если,
например, в случае равновесия димер-тетрамер
2Е2 Е4 (8.293)
предположить, что два центра связывания на димере Ег и четыре на
тетрамере Е4 являются независимыми и не взаимодействуют, то, обозначив
концентрацию свободного фермента через е, получим следующее уравнение
связывания:
_ з/К, (1 + s/Kf) + 2Les/Kg (1 + s/Kg)*
