Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
(8.313)
I
1 + 2LKab ~jq" + L2Kbb Ki2
(8.314)
(8.315)
Ингибирование и активация ферментов
599
При очень высоких значениях i, таких, что существенными становятся только
члены, содержащие i, (8.313) упрощается до
и, таким образом, зависимость степени насыщения от концентрации субстрата
становится гиперболической.
Другие модели и обобщения
Прежде чем обсуждать другие модели кооперативности, необходимо отметить,
что некоторые трактовки согласованной и последовательной моделей
накладывают на них ограничения, которые, возможно, и не подразумевались в
исходных формулировках. Моно, Уаймен и Шанжё [3217] отдавали себе отчет в
том, что в случае согласованного механизма нет необходимости ограничивать
систему только двумя формами фермента. Системы, предусматривающие
равновесие между тремя и более формами, рассмотрены Минтоном и Имаи
[3178]. Для объяснения кооперативного связывания кислорода гемоглобином
они предложили согласованную модель, включающую три состояния. Кдк уже
отмечалось, согласованная модель с двумя состояниями дает конкретные
предсказания относительно двухсубстратных систем, для которых связывание
обоих субстратов или их аналогов может быть исследовано в равновесных
условиях. Если субстраты связываются только ферментом, находящимся в R-
конформации, и связывание является неупорядоченным процессом, то
насыщение фермента любым из субстратов будет устранять кооперативность
связывания другого. Если связывание субстратов протекает упорядоченно, то
только насыщение фермента первым субстратом будет устранять
кооперативность при связывании второго.
Хотя идея согласованного перехода без промежуточных состояний является
основной в модели Моно, Уаймена и Шанжё, Иоханнес и Гесс [2237] отметили,
что в олигомерах, состоящих из четырех и более субъединиц, последние
могут действовать отдельными согласованными группами, при этом симметрия
молекулы по-прежнему сохраняется. В случае тетрамера, например, механизм,
включающий две согласованные пары димеров.
2LKab + 2L2/Cbb + L2Kbв
(8.316)
600
Глава 8
может быть схематически представлен следующим образом:
Такой механизм предложен для объяснения кооперативных свойств
пируваткиназы (КФ 2.7.1.40) из дрожжей. Представление о симметрии
особенно подчеркивается в первоначальных формулировках согласованной
модели {3217], и действительно оно приводит к существенному упрощению,
поскольку из него следует, что все центры связывания данного лиганда в
любом состоянии одинаковы. Линдквист и Бренден [2829] первые отметили,
что можно представить себе согласованную модель, в которой субъединицы в
каждом из двух состояний располагаются несимметрично:
Бернхард и др. [2914, 4208] обсудили возможность расположения идентичных
субъединиц таким образом, что они имеют более чем один тип локального
окружения.
Простейший случай последовательной модели предусматривает только два
возможных конформационных состояния любой из субъединиц. Однако заранее
нет оснований предполагать, что конформационное изменение, вызванное в
одной субъединице, не может перестроить конформацию примыкающих
субъединиц за счет изменёния взаимодействия между ними. Так, в случае
димера это можно представить следующим образом:
Как уже отмечалось при обсуждении гетеротропных эффектов в случае
последовательной модели, введение таких промежуточных конформаций
приводит к значительному усложнению уравнений связывания. Конвей и
Кошланд [865] предложили для объяснения поведения
глицеральдегидфосфатдегидрогеназы (КФ 1.2.1.12) из скелетных мышц кролика
механизм, предусматривающий "промежуточные" конформационные состояния
свободных субъединиц.
По мнению многих исследователей основное различие между согласованным и
последовательным механизмами касается стадии, на которой происходит
конформационное изменение. Так, приводятся доводы в пользу того, что при
согласованном механизме связывание субстрата смещает пред существующее
равно-
(8.317)
(8.318)
(8.319)
Ингибирование и активация ферментов
601
весне между двумя конформационными состояниями фермента, тогда как при
последовательном механизме конформационные изменения следуют за
связыванием субстрата, поскольку они вызываются им. Эти особенности,
однако, не являются существенными для каждой из этих моделей и можно
представить согласованную модель, в которой переход из Т- в R-состояние
может происходить вследствие связывания субстрата с Т-состоя-нием. Такая
модель согласуется с детальными исследованиями кинетики предстационарной
стадии реакции, катализируемой глицеральдегидфосфатдегидрогеназой из
дрожжей, проведенными Киршнером и др. [2469-2470]. Возможен также
последовательный механизм, в котором связывание субстрата смещает
предсуществующее равновесие между конформационными состояниями.
По мнению ряда авторов [1211, 2468, 4922, 5178] последовательная и
согласованная модели являются на самом деле частными случаями более общей
модели, представленной на рис. 8.35. Действительно, такой общий механизм
