Индукция ферментов в норме и патологии - Крицман М.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Больше того, ряд фактов указывает на значение для индукции ферментов
электронных взаимоотношений и кон-формационных изменений молекул,
сопряженных с активацией специфических белков.
Концепция Koshland (1959) о ключевой роли гибкости активного центра для
проявления специфичности действия фермента за последние годы получила
широкое применение при трактовке явлений, связанных с биокатализом и, в
частности, с индукцией ферментов. В ней выдвинуто новое положение о
динамичности ферментов, сменяющее длительное время господствующее
представление Fischer (1894) о стабильном структурном соответствии
фермента и субстрата подобно ключу и замку, которое основано на
предположении о строго фиксированной геометрии молекул белка-фермента,
лежащего также в основе матричной теории. Согласно представлению
Koshland, фермент приобретает специфичность, а следовательно,
каталитическую способность в отношении определенного субстрата в
результате индуцированной субстратом пространственной перестройки его
молекул. В основе такой перестройки лежит поворотная изометрия -
конформация - полипептидных цепей белковых молекул, осуществление которой
вполне допустимо в связи с наличием в белках наряду со структурированными
участками беспорядочных, неструктурированных участков полипептидных
цепей.
Согласно мнению Koshland, прежнее постулированное матричной теорией
представление о том, что специфичность ферментов связана со статичностью
структуры белковых молекул, в свете современных данных о динамичности
строения и функции ферментов оказалось несостоятельным. Указанная
концепция выдвигает в качестве ведущего момента, определяющего
специфичность ферментативного катализа, гибкость структуры белковых
молекул, их способность к поворотной изомерии. Несмотря на большую
сложность и ограниченность методических приемов исследования превращений
белковых молекул в растворе, Koshland с сотрудниками удалось привести ряд
убедительных экспериментальных доказательств наличия конформацион-ных
изменений у ферментов, индуцированных субстратом.
18* 275
Далее, с помощью ряда химических и физических методов исследования
(Yankeelov, Koshland, 1965) было установлено, что при контакте субстрата
глюкозо-6-фосфата с фосфоглюкомутазой в молекулах этого белка происходили
53. Конформационные изменения фермента под влиянием субстрата (Yankeelov,
Koshland, 1965):
схематическое изображение гибкости фосфоглюкомутазы при ее действии:
вверху - молекула энзима в отсутствие субстрата; внизу - изменение
конформации энзима в присутствии субстрата.
следующие изменения: повышение количества сульфгид-рильных групп,
изменение электронных соотношений в тирозиновых и триптофановых участках
молекулы, повышение скорости инактивации фермента йодацетамидом, снижение
чувствительности к алкилированшо лизиновых, метиониновых и цистеииовых
остатков.
Значительные изменения в отношении устойчивости к йодацетамиду обнаружены
при действии субстрата на дефосфорилированную фосфоглюкомутазу, т. е. на
фермент, у которого была удалена составная часть активного центра.
276
Изменения геометрии фермента (рис. 53) показывают сдвиг под влиянием
субстрата в пространственном расположении аминокислотных остатков, не
только имеющих непосредственное отношение к активному центру, но и
находящихся в других участках молекулы фермента. Эти данные Кош-ланда по-
новому освещают вопрос об индуцированном образовании ферментов.
Согласно Кошланду, все ферменты проявляют каталитическую способность в
форме ответной реакции на индуцирующее их воздействие веществ,
подвергающихся в дальнейшем специфическому ферментативному катализу.
Таким образом, снимается деление ферментов па индуцированные и
конститутивные, так как без индукции белка субстратом пет образования
фермента; вернее, индукция предшественника фермента субстратом есть
обязательный момент образования фермента, катализирующего превращение
этого субстрата.
Отсутствие у многих ферментов, ранее отнесенных к конститутивным,
способности быстро повышать активность под влиянием дополнительного
количества субстрата показывает, по-видимому, что предшественник такого
фермента необратимо трансформирован в активный фермент малым количеством
катализируемого им вещества, находящегося в обменном фонде клеток. Под
этим углом зрения индукция ферментов другими веществами обязательно
суммируется с субстратной индукцией.
С позиции представления Кошланда можно объяснить многие закономерности
поведения ферментов, в частности отображенную в концепции А. И. Опарина
гармонию взаимодействия ферментативных систем в живой клетке, так как
направленность и выраженность действия белков ферментов определяется
самими субстратами - индукторами.
При этом, по-видимому, наряду с существующими возникают новые ферменты в
результате появления новых химических соединений, попадающих в организм.
В организме в случае, если это вещество изменяет белковую молекулу так,
что в ней образуется активный центр, взаимодействие с которым приводит к
