Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
согласованной модели (//) [уравнение (8.338)].
612
Глава 8
Для простой согласованной модели, описываемой схемой
(8.3 37)
доля фермента в R-конформации (О) не связана со степенью насыщения такой
простой зависимостью. Для фермента из п субъединиц эта доля дается
выражением
R + T ( s \п / s \п'
(1+ж)+1{1+ж)
(8.338)
Из этого уравнения следует, что зависимость доли фермента в состоянии R
от степени насыщения нелинейна (рис. 8.39). Характер кривой будет
зависеть от значений констант, входящих в уравнение. В работе [5096]
получены расчетные кривые при различных значениях п, L и степени
неисключительного связывания.
Было предпринято несколько попыток использовать этот подход для выбора
модели, рассматривая связь между конфор-мационными изменениями молекулы
фермента и степенью насыщения. Например, для аспартат-
карбамоилтрансферазы (КФ 2.1.3.2) [3063] и аспартаткиназы-
гомосериндегидрогеназы (КФ 2.7.2.4-1.1.1.3) [2208] получены нелинейные
зависимости доли фермента в конформации, возникающей в результате
связывания лиганда, от степени насыщения. Эти данные интерпретируются
авторами в рамках согласованной аллостерической модели.
К сожалению, линейная зависимость доли фермента в конформации R от
степени насыщения предсказывается только простой последовательной
моделью. В случае общей последовательной модели, которая допускает
взаимное влияние соседних субъединиц на конформацию, эта зависимость
будет сложной [2568]. Например, для простого димерного фермента
[ ((8.339)
она будет зависеть от свойств промежуточной формы (М). Если конформация
этой формы очень близка к конформации субъединицы, связавшей субстрат
(О), то зависимость доли фермента в этой конформации от степени насыщения
будет аналогична таковой для согласованной модели (8.337). В другом
крайнем случае, когда сходны конформации промежуточной
Ингибирование и активация ферментов
613
формы и свободного фермента (?), отклонение от линейности будет
незначительно.
По-видимому, при использовании такого подхода выбор модели возможен
только в том случае, если зависимость доли фермента в конформации,
вызываемой субстратом, от степени насыщения линейна. Такую зависимость
наблюдали для гемоглобина [3510] при использовании спиновой метки для
регистрации конформационных изменений, и на этом основании поведение
гемоглобина интерпретировали в рамках простой последовательной модели.
Однако теоретические расчеты, которые провели Вилл и Дамашун,
свидетельствуют о том, что в ряде случаев согласованная модель приводит к
зависимостям, очень мало отклоняющимся от линейной, и, следовательно, не
всегда можно различить согласованную и простую последовательную модели.
Одновременное действие активаторов и ингибиторов
Рассмотрим простую согласованную модель с исключительным связыванием,
представленную на рис. 8.32. При фиксированной ненасыщающей концентрации
субстрата степень насыщения им фермента будет зависеть от L:
увеличиваться при уменьшении этой величины и уменьшаться при ее
увеличении. Изменение L может происходить при добавлении в реакционную
смесь активатора или ингибитора. При фиксированной концентрации субстрата
можно подобрать такое отношение концентраций ингибитора и активатора, при
котором степень насыщения фермента субстратом будет такой же, как и в их
отсутствие. Для этого в систему следует ввести заданное количество
ингибитора и определить количество активатора, которое необходимо
добавить для получения исходной степени насыщения. Согласно уравнению
(8.283), связывающему кажущуюся константу L с концентрациями ингибитора и
активатора, это будет наблюдаться, когда
<8-340>'
Следовательно, если концентрации активатора и ингибитора изменяются так,
что отношение их остается постоянным, то активность фермента изменяться
не будет. Этот подход предложил Уайтхед :[5073], который отметил, что
приведенное соотношение справедливо для любого механизма с двумя
состояниями независимо от того, является ли переход между ними
согласованным или последовательным, однако при условии, что активатор и
ингибитор связываются с формами фермента, находящимися в раз^ личных
состояниях.
€14
Глава 8
Несколько другой подход использован в работе <[605]. Для фермента,
который находится в двух конформационных состояниях и связывает активатор
и субстрат только в конформации R, а ингибитор - только в конформации Т и
имеет п центров связывания для каждого, согласованная модель приводит к
следующему выражению для доли фермента в R-конформации ?см. (8.338)]:
R
Kra
Г
R+T
L{1+ Kti) +(1 + *r) (1+ *Ra)
Степень насыщения фермента субстратом равна
(8.341)
Kr
1+ Kr
L(1+ Кп) +(1+ Kr ) (1+ KrA ) _
(8.342)
При очень высоких концентрациях активатора это выражение
упрощается до
Y;
s
Ж
(8.343)
1 +
Kr /
где Ysa'max - значение Ys при концентрации активатора, достаточной для
перевода всего фермента в R-состояние. После подстановки (8.343) в
(8.342) и преобразования получаем
у а,шах у _____
