Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
представляют в следующей форме:
у _ Кг'а + 2K1'K2's* + ЗЛУ/С/ЛУ.?'* + 4/С/ЛУЛУЛУ"4 оооч
r s ~4( 1 + Ki's + К/К,'я* + К/К/К/s" + К/К/К,'K/s1)' 1 '
где К' 1-К'4 - кажущиеся константы ассоциации. Ограничения, налагаемые
различными моделями, однозначно определяют соотношения между константами;
при сопоставлении расчетных кривых и экспериментальных данных можно найти
эти константы и сравнить их с теми значениями, которые предсказываются
различными моделями.
Выбор, основанный на анализе значений коэффициента Хилла
Модель Хилла [1949] предполагает существование только двух форм фермента
- свободного и полностью насыщенного [см. уравнение (8.209)]. Такая
модель сводится к согласованной модели с исключительным связыванием,
когда константа равновесия L для перехода между двумя формами фермента
очень велика и почти весь свободный фермент находится в Т-форме. В этом
случае концентрация субстрата должна быть очень велика по сравнению с
константой диссоциации его из комплекса с R-формой (s/Kr3>1) почти во
всей области насыщения. Следовательно, поскольку s/Kn = a, уравнение
(8.267) можно записать следующим образом:
и преобразовать его к такому же виду, какой имеет уравнение Хилла
(8.212):
(8.333)
у -------?-----
s LKnR + sn ¦
(8.334)
Таким образом, когда L очень велико, коэффициент Хилла Н стремится к
величине, равной числу кооперативных центров свя-
610
Глава 8
зывания п. Доля фермента в Т-состоянии будет увеличиваться при добавлении
ингибитора, который связывается только с этой формой фермента, и это
выразится в увеличении кажущейся константы L [см. уравнение (8.281)].
Можно, следовательно, ожидать, что при увеличении концентрации ингибитора
до насыщающей значение коэффициента Хилла будет приближаться к числу
кооперативных центров связывания. Если, однако, связывание субстрата не
является исключительным, насыщение фермента субстратом будет описываться
простым уравнением гиперболы, если L равно либо нулю [уравнение (8.268)],
либо бесконечности [уравнение (8.269)]. В области промежуточных значений
L коэффициент Хилла будет увеличиваться и проходить через максимум (рис.
8.38).
Последовательные модели не позволяют сделать никаких общих заключений
относительно характера изменения кажущегося коэффициента Хилла при
варьировании концентрации аллосте-рического ингибитора; предполагается,
однако, что вряд ли будет иметь место максимальная кооперативность, при
которой Я становится равным числу кооперативных центров связывания
[5073]. Этот подход можно, следовательно, использовать при изучении
ферментов, действие которых описывается согласованной моделью с
исключительным связыванием, если независимым путем определить число
связывающих центров. С помощью этого метода были получены данные,
свидетельствующие о том, что фосфорилаза (КФ 2.4.1.1) |[604-605]1 и СМР-
дезаминаза (КФ 3.5.4.12) [4100] функционируют по согласованному
механизму.
Согласованный механизм предсказывает также, что коэффициент Хилла будет
стремиться к единице по мере приближения L к нулю как при исключительном,
так и при неисключительном связывании (8.268). В случае 6-
фосфофруктокиназы из дрожжей (КФ 2.7.1.11) и ЫАЕ)+-зависимой
изоцитратдегидрогеназы (КФ 1.1.1.41) отсутствие снижения Я при наличии
аллостериче-
-/ о
Рис. 8.38. Зависимость коэффициента Хилла (Н) от аллостерической
константы (L) при фиксированных значениях с ( = Кя1Кт) для фермента,
имеющего четыре центра связывания субстрата и функционирующего в
соответствии с со-
2
4
6
lg L
гласованной моделью [4018].
Ингибирование и активация ферментов
611
ского активатора свидетельствует, по мнению авторов работ [177-178], о
том, что эти ферменты функционируют не по согласованному механизму. При
неисключительном связывании активатора может, однако, наблюдаться
ситуация, при которой изменения L относительно малы и Я не уменьшается до
единицы ([4018]. Такая модель использована для описания кинетических
свойств изоцитратдегидрогеназы из дрожжей [2119].
Конформационные изменения
Рассмотрим простейшую последовательную модель, в которой связывание
субстрата с одной субъединицей олигомерного фермента изменяет конформацию
только этой субъединицы и влияет только на взаимодействие между соседними
субъединицами.
(r)(c)
(8.335)
В этом случае можно ожидать, что количество фермента в конформации,
возникающей в результате связывания лиганда (О), будет изменяться
параллельно степени насыщения фермента. Обозначим фермент в этой
конформации через R; тогда зависимость доли фермента в R-конформации от
степени насыщения будет линейной (рис. 8.39). Такая зависимость может
получиться и в случае простой последовательной модели для ферментов,
состоящих более чем из двух субъединиц, поскольку доля фермента в
конформации R определяется следующим выражением:
R -" (8.336)
R + T
¦-ys-
Рис. 8.39. Зависимость доли фермента в R-конформации от степени насыщения
для простой последовательной модели (/) [уравнение (8.336)] и для
