Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
(l+s/Kf)*+Le(l+s/Kg)* '
где Kf и Kg - константы диссоциации комплексов S с димером Е2 и
тетрамером Е4 соответственно. В этом случае исключительное связывание
субстрата любой из форм фермента приводит к кооперативности, которая
будет зависеть от концентрации фермента. 1
Концентрация свободного фермента может быть выражена через суммарную
концентрацию фермента et\
-(1 + s/Kf)2 + У(1 + "/*,)" + 4etL (1 + s/iQi (g295)
2L (1 + s!KgY
Это уравнение показывает, что величина е, входящая в уравнение (8.294),
зависит от суммарной концентрации фермента. Возрастание et будет
приводить к увеличению кооперативности, если большим сродством к
субстрату обладает диссоциированная форма, и к ее уменьшению в противном
случае. Такого типа зависимость степени кооперативности от концентрации
фермента характерна для ассоциирующих систем рассматриваемого вида, но не
для тех моделей, в которых кооперативность является результатом
внутримолекулярных взаимодействий. Однако наличие в препаратах фермента
примеси обратимо связанного акти-
Ингибирование и активация ферментов
591
ватора или ингибитора также может привести к зависимости кооперативное(tm)
от концентрации фермента (см. с. 84-92). Поэтому прежде чем делать выводы
о применимости модели ассоциации-диссоциации к данному ферменту,
необходимо исключить указанную возможность.
Имеются надежные данные о том, что кооперативное связывание кислорода
гемоглобином миноги обусловлено димериза-цией белка [556] и что
связывание нуклеотидов NADPH-зави-симой глутаматдегидрогеназой (КФ
1.4.1.3) регулируется полимеризацией фермента [1425]. Вопрос о
функционировании 6-фосфофруктокиназы (КФ 2.7.1.11) кратко уже был
рассмотрен выше (с. 86-87): аллостерические ингибиторы вызывают
диссоциацию, а активаторы - ассоциацию фермента (рис. 4.5). Необходимо,
однако, помнить о том, что подобные данные еще не могут служить
доказательством наличия такого же кооперативного механизма в клетке; если
наблюдается зависимость кооперативного эффекта от концентрации белка,
необходимо провести исследования при его концентрациях, сравнимых с теми,
которые характерны для клетки. Например, наблюдаемая зависимость
кооперативности связывания кислорода гемоглобином млекопитающих от
концентрации белка [1704]| не может полностью объяснить кооперативные
эффекты в эритроцитах, где диссоциация гемоглобина, по-видимому, не
играет существенной роли. Кроме того, необходимо установить, протекает ли
полимеризация белка достаточно быстро, чтобы на ее основе можно было
объяснить наблюдаемые кооперативные эффекты, или же она является
вторичным процессом. Например, может иметь место случай, когда связи
между субъединицами в одном из состояний модели Моно и др. относительно
слабы и происходит медленная диссоциация белка в R- или Т-конформации;
это приведет к дополнительным осложнениям при анализе функционирования
системы.
Модель последовательных конформационных изменений (модель Кошланда,
Немети и Филмера)
В простейшей форме эта модель, подобно рассмотренным выше, является
моделью двух состояний. Однако в отличие от модели Моно и др.
"последовательная модель" допускает существование "смешанных" молекул
белка, субъединицы которых находятся в различных конформационных
состояниях. Модель предложена Кошландом, Немети и Филмером [2570] и
является более общей, чем модели, рассмотренные Эдером [21], Полингом
[3627] и Уайменом [5176]. Предполагается, что связывание субстрата одной
субъединицей олигомерного белка при-
592
Глава 8
водит к изменению ее конформации; это не обязательно сказывается на
конформации соседних субъединиц, однако вследствие изменения
"стабильности" контактов между субъединицами сродство их к субстрату
изменяется.
Рассмотрим изолированную субъединицу, которая изменяет свою конформацию
при связывании субстрата:
?*=о
A-состояние В-состояние
'(8.296)
Константа диссоциации Ks комплекса субстрата с ферментом в В-состоянии
равна
(8-297)
где х - концентрация комплекса BS, b - концентрация свободного фермента в
состоянии В. Введем константу равновесия L для перехода между состояниями
А и В
?=4- <8-298)
Если мы имеем олигомерный белок, в котором на состояние какой-либо
субъединицы влияет состояние соседних субъединиц, для описания этих
эффектов необходимо определить три дополнительные константы. Так, с
субъединицей в А-конформации могут соседствовать субъединицы как в А-,
так и в В-конфор-мации. Константы, которые описывают это влияние, равны
Ь- [АВ] [А] QQQ4
АВ [АА] [В] ' (8.299)
" [ВВ] [А] [А] ЯПСП
вв [AAj [В] [В]"* (8.300)
Эти две константы равновесия отражают относительную стабильность контакта
между примыкающими субъединицами. Для определения значений этих констант
необходимо ввести третий параметр, Каа• Условно принимая константу
стабильности АА-контакта (Каа) равной единице, определяют Кав и Квв
относительно этой величины. Например, если Аав>1, взаимодействие между А
и В более предпочтительно, чем между А и А, и, следовательно, более
