Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
с неисключительным связыванием. В отличие от связывания NAD+ кривая
связывания ферментом NADH является гиперболической, и методом
температурного скачка зарегистрировано только одно время релаксации
[2468]. На основании этих данных предполагается, что восстановленный
кофермент имеет одинаковое сродство к ферменту в R- и Т-конформации.
В отличие от глицеральдегидфосфатдегидрогеназы из дрожжей фермент из
скелетных мышц кролика проявляет отрицательную кооперативность при
взаимодействии с NAD+[865], Результаты изучения связывания NAD+ методом
температурного скачка наиболее просто объясняются в рамках
последовательной модели.
СКОРОСТИ РЕАКЦИИ В КООПЕРАТИВНЫХ СИСТЕМАХ
Модели кооперативности, которые обсуждались выше, были предложены для
объяснения кооперативного связывания лигандов. Можно ожидать, что при
функционировании ферментов, проявляющих кооперативность при связывании
субстрата, будут наблюдаться отклонения от обычной гиперболической
зависимости скорости реакции от концентрации субстрата. Если скорость
установления равновесия на стадиях связывания субстрата достаточно велика
и равновесие сохраняется в условиях определения суммарной скорости
ферментативной реакции, то изменения начальной скорости, представленной в
виде относительной величины (<р = v/V), будут идентичны изменениям
степени насыщения Ys, определяемым по связыванию субстрата. В
стационарном состоянии степень насыщения фермента при любой
Ингибирование и активация ферментов
621
данной концентраци субстрата будет отличаться от степени насыщения,
определенной в равновесных условиях. Поэтому величины ф и Ys нельзя
считать эквивалентными, если не показано, что равновесие на стадиях
связывания субстрата сохраняется в ходе ферментативной реакции.
Интерпретация сложных графиков зависимости скорости от концентрации
субстрата становится еще более трудной задачей также и оттого, что
имеются: некоторые чисто кинетические эффекты, приводящие к подобным
графикам в отсутствие кооперативности.
Кинетические эффекты в кооперативных системах
Как отмечалось ранее, в своем первоначальном виде согласованная модель
кооперативности ничего не говорит о влиянии на величину максимальной
скорости реакции. Однако Моно, Уаймен и Шанжё [3217] обобщили свою модель
кооперативности на случай систем, в которых аллостерические эффекторы
влияют и на максимальную скорость ферментативной реакции, и на кажущееся
сродство фермента к субстрату. В простейшей модели оба состояния, R и Т,
имеют одинаковое сродство к субстрату (с= 1), но различаются по своей
каталитической активности. Если константу скорости отщепления субстрата,
связанного в активном центре R-формы фермента, обозначить через k, а
субстрата, связанного в активном центре Т-формы, - через k', то
максимальная скорость реакции для фермента, имеющего ti центров
связывания, будет равна
vma x=(nkR+nk'T)e, (8.355)
где R и Т - доля фермента в R- и Т-конформациях соответственно. Считая,
что распад фермент-субстратного комплекса не изменяет равновесия между
ферментом и субстратом, из уравнений (8.270) и (8.338) для скорости
реакции при любой данной концентрации субстрата получаем выражение
.. _ пе [ka (1 + а)"-* + k'La (1 + а)"-1] /0 0 С/?ч
V--------(i+a)" + L(l+a)"-----' (8,35Ь)
где <x=s/Kr. Если обозначить k'jk через р, то уравнение можно записать в
более простом виде:
neka( 1+рЦ
(l+a)(l + L)- (8.357)
В предположении, что фермент в R-состоянии обладает более высокой
каталитической активностью (р<1), истинная макси-
622
Глава 8
мальная скорость реакции равна
V=nek, (8.358)
и, следовательно, уравнение (8.357) можно записать в виде
ф-тгтдать- <аз69>
Таким образом, зависимость относительной скорости от кон* центрации
субстрата является гиперболической. Присутствие
эффекторов, связывающихся преимущественно с одной из двух форм фермента,
будет влиять на скорость реакции при любой данной концентрации субстрата,
изменяя кажущуюся константу L [см. уравнения (8.278) и (8.280)]. Если
связывание эффектора протекает в рамках согласованного механизма при
условии сф 1, кривые насыщения фермента эффектором будут
S-образными в отличие от гиперболических кривых связывания субстрата.
Когда оба состояния, R и Т, обладают каталитической активностью при Э<1,
эффектор, связывающийся преимущественно с R-формой, будет вести себя как
несущественный активатор; когда же фермент активен только в R-состоянии,
активатор окажется существенным, если исходное значение L очень велико.
Эффектор, связывающийся только с Т-формой, окажется неконкурентным
ингибитором, если активностью обладает только R-форма, и частично
конкурентным, если активны обе формы. Эта модель названа У-системой,
поскольку максимальная скорость реакции изменяется в присутствии
эффекторов, в отличие от модели, в которой в присутствии эффекторов
изменяется только кажущееся сродство фермента. Последнюю модель часто
называют К-системой.
Пируваткарбоксилаза (КФ 6.4.1.1.) во многих отношениях ведет себя как