Регуляция ферментативной активности - Коэн Ф.
Скачать (прямая ссылка):
в фосфорилазу Ь\ его назвали PR-ферментом (proste-tic group removing-ферментом, удаляющим простети-ческую группу), поскольку предполагали, что он удаляет связанный АМР [7]. Эти представления, однако, не получили подтверждения; истинная природа процесса трансформации фосфорилазы была выяснена 10 лет спустя. В 1956 г. Кребс и Фишер показали, что фосфорилазу Ь можно превратить в фосфорилазу а с помощью Mg-ATP-зависимого фермента, названного киназой фосфорилазы [1], который катализирует перенос •уфосфорильной группы АТР на уникальный остаток серина, локализованный около N-конца молекулы белка [8]. Из этого следовало, что активность, которая превращала фосфорилазу а обратно в фосфорилазу Ь, принадлежала фосфатосвобождающему (phosphate releasing, или PR!) ферменту; в настоящее время его называют протеинфосфатазой-1 [9].
4.3. Регуляция мышенного сокращения [10]
Прежде чем обсуждать механизмы синхронизации гликогенолиза и мышечного сокращения, необходимо кратко рассмотреть основные сведения о строении и функционировании мышцы.
Фибриллы скелетной мышцы образованы регулярно уложенными пучками нитей двух типов, обозначаемых А и I (рис. 4.1). Мышечное сокращение связано
Рис. 4.1. Схема расположения толстых (Л) и тонких (/) нитей в саркомере расслабленной (вверху) и сокращенной (внизу) мышцы. На схеме показан продольный срез саркомера — повторяющейся единицы миофибриллы. Мышечное волокно образовано несколькими тысячами миофибрилл.
с процессом, при котором I-нити (состоящие в основном из белка актина) скользят вдоль A-нитей (состоящих в основном из белка миозина). Это приводит к уменьшению длины фибриллы (объем ее при этом остается постоянным) и развитию напряжения.
Белок скелетной мышцы млекопитающих миозин состоит из трех субъединиц: полипептида, называемого тяжелой цепью (Л1Г=200ООО), и двух типов легких цепей (Л1г = 20 000); молекула миозина содержит по две копии каждой из этих трех субъединиц. Под электронным микроскопом она выглядит как палочка, образованная двойной спиралью; палочка оканчивается двумя глобулярными головками, которые называют «поперечными мостиками» (рис. 4.2,А). Легкие цепи локализованы только в области головок. Молекулы миозина упакованы в A-нитях упорядоченным образом в виде спирали, при этом наружу выступают поперечные мостики (рис. 4.2,5); именно они обладают АТРазной активностью.
По существу миозин является ферментом. При сокращении, когда актин скользит вдоль миозина, происходит взаимодействие актина с головками миозина; это взаимодействие приводит к стократной (или более) активации актомиозиновой АТР азы. Следствием связывания актина с миозином является генерация напряжения, при этом источником энергии для осуществления механической работы служит гидролиз АТР.
Мономер актина представляет собой глобулярный белок (Мг=42 000), который полимеризуется в виде двойной спирали, образуя I-нить. Эта нить содержит еще два белка — тропомиозин и тропонин (рис. 4.2, В). Тропонин состоит из трех субъединиц: TN-T, TN-I и TN-C. Тропомиозин и TN-I — это компоненты, которые в покоящейся мышце препятствуют взаимодействию актина и миозина и, следовательно, активации миози-новой АТРазы. В покоящейся мышце в результате активного транспорта практически все ионы кальция удерживаются в окружающей миофибриллы мембранной структуре, называемой саркоплазматическим ре-тикуломом. После стимуляции нерва, подходящего к
мышце, саркоплазматический ретикулум становится проницаемым для Са2+ (механизм этого явления еще не выяснен), и концентрация Са2+ в мышечной цитоплазме повышается от 0,1 мкМ (или ниже) до примерно 10 мкМ. Са2+ связывается с TN-C, в результате чего последний более прочно связывается с TN-I. Это нейтрализует ингибирование актомиозиновой АТРазы
14,3 нм
е-
42,9 нм
Тропонин
Рис. 4.2. Схема строения толстой (Л) и тонкой (/) нитей. А. Одиночная молекула миозина. Б. Толстая нить; мнозиновые поперечные мостики (выступы) расположены в виде тройной спирали. В. Тонкая нить; с каждыми семью мономерами актина ассоциирована одна молекула тропонина, в состав которой входят TN-C, TN-I и TN-T (н эквимоляриых количествах) [10].
комплексом тропомиозин—TN-I, происходит гидролиз АТР и начинается сокращение. TN-T связывается с тропомиозином; это необходимо для восстановления полной чувствительности к Са2+ в реконструированной системе. При прекращении нервной стимуляции Са2+ быстро переходит в саркоплазматический ретикулум, и сокращение заканчивается.
Итак, сократительный аппарат можно рассматривать как весьма сложный фермент, в состав которого входят каталитическая субъединица (поперечный мостик тяжелой цепи) и несколько регуляторных субъединиц, одна из которых, TN-C, связывает аллостериче-ский активатор Са^. Связывание Са2+ приводит к ряду аллостерических переходов, в результате чего активируется АТРаза и саркомер укорачивается на 20—50%. Концентрация Са2+ регулируется нервными импульсами, вызывающими изменение проницаемости саркоплазматического ретикулума.
