Регуляция ферментативной активности - Коэн Ф.
Скачать (прямая ссылка):
,—I
[юг. |«-0
3-фосфоглицерат
Рибулозо-1,Ь- фосфат
АТР
—t
Рибулозо-
5-фосфат
Триозофосфаты
Эритрозофосфат
2___L
Седогептулозо-1,7-фосфат
0—>!
.Седогепт^лоэо-7-фосфат
Фруктбзо-1,6-фосфат
j*-©
Фруктозо-
6-фосфат
----------<Г“
Пентозомонофосфаты
Крахмал
Рис. 5.7. Роль света (hv) в активации ферментов восстановительного пентозофосфатного цикла [31].
С1,7Фазэ NADP- ГЗФД а
ФФрК^
Фр1,бФ аза а
ГбФДЬ
Тиоредоксин
(восстановленный)
t
редс
I
(В0(
1}
Хлорофилл
ш
Ферредоксин-тиоредоксим-редуктаза
Ферредоксин (востановпенный)
Свет
Рис. 5.8. Роль тиоредок-сииа в регуляции ферментов хлоропластов ?32]; а — активированная форма, b — инактивированная форма. Сокращения названий ферментов приведены в тексте.
(С1,7Фаза), фруктозо-1,6-бисфосфатаза (Фр 1,6Фаза) и фосфорибулокиназа (ФРК)] быстро активируются (рис. 5.8). В то же время известно, что фосфофрукто-киназа (ФФрК)> гликолитического пути и NADP-зависимая глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (Г6ФД) окислительного пентозофосфатного пути на свету инактивируются.
На рис. 5.8 схематически изображен механизм регуляции светом активности этих ферментов. Он заключается в следующем: на свету происходит перенос электронов от хлорофилла на атом железа, находящийся в активном центре белка ферредоксина. Окисление атома железа восстановлейного ферредоксина сопряжено с восстановлением другого белка, называемого тиоредоксином; этот процесс катализирует фермент ферредоксин-тиоредоксин—редуктаза (рис. 5.8). Тиоредоксин (Afr~ 12 000) содержит участвующий в окислительно-восстановительных реакциях дисульфид-ный мостик; в восстановленной (SH)-форме он функционирует как редуктаза дисульфидных групп белков. Отсюда следует, что активация ферментов восстановительного пентозофосфатного цикла должна осу-
ществляться путем превращения неактивных —S—S-форм ферментов в активные SH-формы. Это представление подтверждается данными о том, что тиолы, например дитиотреитол (ДТТ), действуют подобно тио-редоксину. В то же время инактивация фосфофрукто-киназы и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы может происходить в результате их перехода из активной —¦ S—S-формы в неактивную SH-форму, поскольку ДТТ действует на эти ферменты подобно свету.
Ферменты, восстановленные тиоредоксииом иа свету в SH-форму, вновь окисляются в темноте и переходят в —S—S-форму. Этот процесс катализируют, например, такие соединения, как окисленный глутатион, однако его механизм окончательно не установлен.
Регуляция активности ферментов у растений путем тиол-дисульфидного обмена, как и фосфорилирова-ние—дефосфорялиройаиие у млекопитающих, дополняется действием различных аллостерических эффекторов. Например, рибулозо-1,5-бисфосфат—карбоксила-за, которая катализирует превращение рибулозо-1,5-бисфосфата в 3-фосфоглицерат (рис: 5.7), аллостери-чески активируется NADPH и АТР [31]. Вот почему в условиях, когда имеется достаточное количество восстановительных эквивалентов и энергии (АТР), фиксация С02 ускоряется. Продукт реакции — 3-фосфоглицерат— действует как активатор (по типу опережающей связи) фермента ADP-глюкозопирофосфо-рилазы, катализирующей стадию, лимитирующую скорость пути биосинтеза крахмала [32, 33].
На свету происходит приток в хлоропласты иоио» кальция, которые активируют NAD-киназу — фермент, превращающий NAD в NADP; следовательно, возрастает концентрация NADPH, участвующего в реакциях, восстановительного пентозофосфатного цикла. Активация NAD-киназы ионами Са2+ опосредована каль-модулином подобно тому, как это описано в гл. 4 для фосфодиэстеразы сАМР и адеиилатциклазы [34]. В хлоропластах имеются значительные количества кальмодулина; по структуре и Са2+-связывающим свойствам кальмодулины хлоропластов и тканей млекопитающих очень сходны [35, 36].
Тиоредоксин и сходный с ним белок, называемый глутаредоксцном, обнаружены в высоких концентрациях во всех исследованных прокариотических и эукариотических клетках [37]. Весьма вероятно поэтому, что регуляция активности ферментов путем тиол-ди-сульфидного обмена осуществляется не только в высших растениях. Восстановленные тиоредоксин и глу-таредоксин могут также выступать в качестве доноров водорода при функционировании ряда ферментов, например рибонуклеотидредуктазы, катализирующей образование дезоксирибонуклеотидов для синтеза ДНК [38]; Они могут осуществлять также восстановление случайно образующихся дисульфидных мости-, ков в белках.
%
5.4. NAD+гзависимые реакции ADP-рибозилирования
5.4.1. Механизм действия дифтерийного токсина [39, 40]
Дифтерия представляет собой инфекционное заболевание, вызываемое у человека и некоторых млекопитающих патогенным микроорганизмом Согупе-bacterium diphtheriae. И хотя сам возбудитель остается на месте внедрения — в верхних дыхательных путях, многие внутренние органы оказываются пораженными. Это обусловлено тем, что С. diphtheriae секре-тирует специфический белковый токсин^ который циркулирует в организме и вызывает патологические изменения. Для лабораторных морских свинок летальная доза токсина составляет всего 0,1 мкг на 1 кг веса тела; гибель животных наступает через 4—5 дней.
