Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
описать аллостерические процессы, в которых можно ожидать образование
интермедиатов с частично заполненными центрами связывания лиганда. При
постадийном связывании субстрата будет наблюдаться отклонение от
уравнения Хилла, поскольку кооперативность не должна обнаруживаться ни
при очень низких концентрациях лиганда, когда связывание протекает от
состояния, при котором все центры любой молекулы фермента свободны, ни
при очень высокой степени насыщения, когда остается незаполненным только
один центр. Таким образом, можно ожидать, что наклон графика Хилла будет
приближаться к единице при очень низкой и очень высокой степенях
насыщения (рис. 8.37). Уаймен [5177], Сарофф и Минтон [4076] подробно
рассмотрели такой случай и показали, что расстояние N между начальной и
конечной асимптотами (см. рис. 8.37) связано с изменением свободной
энергии для реакции связывания субстрата. Для фермента, имеющего п
связывающих центров, эта величина определяется разностью изменений
свободной энергии при связывании первой (AGi) и последней (AGn) молекул
лиганда следующим соотношением:
-'-l~-Y2N.
2,303RT
(8.320)
Ингибирование и активация ферментов
605
СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ ПО КООПЕРАТИВНОСТИ
Несмотря на теоретические ограничения, график Хилла вполне пригоден для
анализа данных по отрицательной и положительной кооперативности при
степени насыщения от 10 до 90%, поэтому он широко используется для
определения коэффициента кооперативности. Из уравнения Хилла (8.212)
видно, что величина Я (коэффициент Хилла) будет больше 1 в случае
положительной кооперативности, меньше 1 в случае отрицательной
кооперативности и равна 1, когда кооперативное взаимодействие
отсутствует. Кроме того, Я не может быть больше числа связывающих центров
молекулы фермента, поскольку эта величина представляет собой показатель
степени, в которую надо возвести концентрацию субстрата для того, чтобы
кривую связывания описать уравнением равнобочной гиперболы.
На рис. 8.29 приведены кривые для систем с положительной и отрицательной
кооперативностью в других координатах, обычно используемых при
представлении данных о скоростях ферментативной реакции или об
эффективности связывания. Коэффициент Я из любого такого графика можно
определить методом подгонки. Так, например, может быть использован метод
последовательных приближений для анализа зависимости 1JYS от 1/s",
состоящий в последовательном увеличении Я до тех пор, пока не будет
получена прямая, которая наилучшим образом ложится на экспериментальные
точки.
Приводились также доводы в пользу того, что наиболее подходящим методом
анализа данных по кооперативному связыванию является во многих случаях
построение графика зависимости Ys от s. Кошланд и др. [2570] предложили
использовать в качестве меры кооперативности показатель кооперативности
Rs, который определяется следующим соотношением:
Для равнобочной гиперболы i?s = 81; в случае положительной и
отрицательной кооперативности эта величина будет соответственно меньше
или больше 81. Связь между Rs и коэффициентом Хилла можно найти, решив
уравнение (8.212) для У5 = 0,9 и 0,1:
Таким образом, при любом значении Ks подстановка в (8.321) дает
s при степени насыщения 90%
(8.321)
s при степени насыщения 10%
sH = 9Ks' при Ks=0,9; sH=l/9Ks' при PS = 0,1.
(8.322)
(8.323)
RS = V^
(8.324)
606
Глава 8
Таблица 8.7
Значения показателя кооперативности (Rs), рассчитанные для различных
значений коэффициента Хилла (Я) с помощью уравнения (8.324)
Коэффициент Хилла (Я) Показатель кооперативности (Rs)
0,5 6 561
0,75 350
1 81
2 9
3 4,3
4 3
Одним из преимуществ использования Rs как меры кооперативности является
то, что эта величина прямо связана со свойствами ферментов в клетке, так
как она характеризует влияние изменений концентрации субстрата или
эффектора на активность фермента. В табл. 8.7 приведены значения Rs,
соответствующие ряду значений Н.
ВЫБОР МОДЕЛИ КООПЕРАТИВНОСТИ
Чтобы показать, что действие определенного фермента описывается именно
данной, а не какой-либо другой моделью кооперативности, необходимо
приложить немало усилий и проявить определенную изобретательность. Так
как согласованная модель кооперативности позволяет сделать ряд
предсказаний, которые можно проверить экспериментально, она более
тщательно разработана и апробирована, чем последовательная модель.
Действительно, как отмечалось выше, не предусматривающая каких-либо
ограничений последовательная модель является настолько общей (из нее
можно даже получить как частный случай согласованный механизм), что
трудно предвидеть какой-либо механизм кооперативного связывания, который
она не включает. Основные усилия были направлены поэтому на рассмотрение
вероятных структур фермента, позволяющих объяснить наблюдаемые
результаты. К сожалению, много сил тратится на споры о достоинствах и
недостатках тех или иных моделей, а не на построение простейшей модели,
которая объясняла бы наблюдаемые результаты, полученные для данного
