Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
заложен в общей последовательной модели Кошланда (см., например, [1729]),
и те модели, которые обсуждались нами выше, представляют собой частные
случаи общей. Таким образом, согласованная модель может рассматриваться
как частный случай общей последовательной модели, в которой концентрации
гибридных промежуточных комплексов кинетически несущественны.
Явление отрицательной кооперативности, при котором связывание одного
лиганда приводит к уменьшению эфективности связывания последующих молекул
того же лиганда, также можно объяснить на основе последовательной модели,
поскольку нет оснований заранее предполагать, что изменения, вызываемые
связыванием одной молекулы субстрата, должны именно способствовать
связыванию других молекул, а не затруднять его. Крайним случаем
отрицательной кооперативности является случай так называемой
"полуцентровой активности", при котором заполнение половины имеющихся
центров на ферменте препятствует связыванию субстрата на других центрах.
В литературе приводится много таких примеров (ем., например, обзор
[4208]). Хотя в ряде случаев это явление может иметь тривиальное
объяснение (неполное удаление связанного с ферментом субстрата или
наличие в препарате фермента определенной доли неактивных молекул),
данные о постоянном функционировании в ферменте примерно только 50%
доступных активных центров указывают на реальное существование феномена
"полуцентровой активности". Следует также учитывать (особенно в том
случае, когда используются относительно объемистые аналоги субстрата)
возможность стерических затруднений для связывания, если активные центры
соседних субъединиц находятся достаточно близко друг от друга.
602
Глава 8
. (c)
- СО
'If
\
'II
S - (c) - (c)Q - 0Q
^ С
'It
\ s \
\
'I
О(r) - (c)О - (c)5
а
\
S S .Л") S ^
S S
СО
\ s \
\
If
s X s
'It
О
•If
сс
slf
sxs s
\
\ s \
\
Рис. 8.35. Общая модель кооперативное(tm). В крайних справа и слева колонках
представлены формы фермента, рассматриваемые в согласованной модели, а
вдоль пунктирной линии - формы фермента, рассматриваемые в простой
последовательной модели.
Наряду с ферментами, проявляющими при связывании лиганда положительную
или отрицательную кооперативность, известны и такие ферменты, для которых
характерна смешанная кооперативность; в этом случае кривая зависимости Ys
от s имеет несколько точек перегиба. Такие кривые были получены для
нескольких ферментов при построении зависимости скорости реакции от
концентрации субстрата. На рис. 8.36 представлены зависимости скорости
реакции, катализируемой СТР-син-тетазой (КФ 6.3.4.2), от концентрации
субстрата, глутамина, при различных концентрациях аллостерического
активатора, <ЗТР [2778]. Тейпель и Кошланд [4698] рассмотрели механиз-
Ингибирование и активация ферментов
603-
v
/-Л
20
[GTP] =,2,5
10
Рис. 8.36. Зависимость активности СТР-синтетазы от концентрации д
глутамина при нескольких кон-
; ' 2 ]Глутамин\х10* М
центрациях GTP [2778].
Ч
мы, при которых кривые связывания могут иметь промежуточ-ное плато.
Авторы пришли к заключению, что подобные зависимости могут наблюдаться
только в случае последовательного механизма, если фермент имеет более
двух центров связывания одного и того же лиганда и микроскопические
константы диссоциации для этих центров сначала увеличиваются, а затем
уменьшаются по мере их заполнения. К сожалению, в большинстве работ, в
которых получены зависимости такого типа, приводятся данные об общей
скорости реакции, а не о связывании субстрата. Поэтому они могут
относиться к стационарным условиям (см. с. 625-642), т. е. осложнены тем
фактом, что величина v/V не равна Ys.
Изображение различных конформационных состояний в виде квадратов и
кружков не обязательно подразумевает, что конформационные изменения,
приводящие к аллостерическим эффектам, велики. Все, что требуется, - это
изменения, достаточные для соответствующего влияния на связывающие центры
некоторых или всех контактирующих субъединиц, и такие изменения не
обязательно связаны с существенными структурными перестройками молекулы
белка. У некоторых ферментов, например аспартат-карбамоилтрансферазы (КФ
2.1.3.2), конформационное изменение, вызываемое связыванием
аллостерического ингибитора, оказалось столь большим, что его можно
обнаружить методом дисперсии оптического вращения [1150] и по
устойчивости к протеолизу [3063]. Однако изменение конформа-
604
Глава 8
Рис. 8.37. График Хилла для кооперативного фермерта; наклон кривой
стремится к единице при очень высоких и очень низких концентрациях
субстрата.
дни гликогенфосфорилазы не удалось обнаружить ни методом дисперсии
оптического вращения, ни методом кругового дихроизма [1901, 2241].
Как отмечалось ранее, модель Хилла предсказывает, что за-
Y I-
висимость lg-= от lg s должна быть линейной. с)та модель
в то же время предполагает, что связывание не является про-дессом,
состоящим из нескольких стадий, и не позволяет, следовательно, адекватно
