Индукция ферментов в норме и патологии - Крицман М.Г.
Скачать (прямая ссылка):
молекул белка-ферчеита de novo из свободных аминокислот. Эти возможности
находят свое определенное проявление в зависимости от конкретных условий,
поскольку фермент является молекулой, обладающей многими физико-
химическими и химическими свойствами, которые проявляются по-разному в
зависимости от участвующих в реакции компонентов. Поскольку фермент,
являясь катализатором, в то же время представляет собой сложное поли-
284
мерное соединение, то изменения, происходящие с его молекулами, могут
влиять па каталитическую функцию фермента, так как последняя сопряжена с
физической и химической природой биокатализатора.
Большую роль в этих изменениях активности фермента имеет энтропийный
фактор. Так, Morales, Bolts (1952) считали, что молекулы миозина несут
положительные заряды, ответственные за распространение конформационных
изменений по всей молекуле во время мышечной релаксации. При этом
осуществляется нейтрализация этих зарядов отрицательно заряженной АТФ,
что приводит к укорочению мышечного волокна и повышению энтропии.
Можно допустить, что образование энзим-субстрат-иого комплекса с АТФ и
сокращение мышцы происходят сопряженно, а релаксация наступает при
последующем разрыве энзим-субстратного комплекса. Оба эти процесса
осуществляются на фоне конформационных изменений. На конформацию миозина
могут оказывать влияние также растворители, электростатические силы и
другие факторы. Допускалось, что при образовании энзим-субстратного
комплекса и его диссоциации возникают не только пространственные
изменения молекулы, но и энтропийные изменения, связанные с
электростатическими эффектами.
Labouesse и др. (1962) на основании данных исследований кинетики действия
ферментов, спектрометрии и термометрии показали, что образование
субстрат-ферментпого комплекса с химотрипсином сопровождается
значительными конформационными изменениями, не укладывающимися, как
указывают авторы, в понятие "ригидной" модели (Fischer, 1894), но которые
могут быть объяснены с позиций представления Koshland (1963) о гибкости
активного центра фермента. Grisolia (1964) на основании данных,
полученных при исследовании изменений глутаматдегидрогепа-зы при
образовании этим ферментом энзим-субстратного комплекса, также считает
единственно возможным механизмом специфического ферментативного действия
биокатализатора па субстрат изменение конформации макромолекул белка,
сопряженное с перестройкой его активного центра. Автор отмечает, что
термин "гибкий" неполно отражает происходящую в действительности
обратимую деформацию активного центра фермента при действии субстрата,
что обязательно связано с эластичностью активного центра
285
ё белковой молекуле. Grisolia считает более адекватным термин
"пластичность" активного центра, тем более, что пластичность является
характерным свойством высокомолекулярных соединений пластиков,
принадлежащих к полимерным соединениям, строение молекул которых обратимо
меняется в различных условиях среды, создавая амплитуду вариабельности,
свойственную биологическим явлениям. При этом надо учитывать, что
взаимодействие между субстратом и ферментом, меняющее геометрию активного
центра фермента, может происходить и в тех случаях, когда субстрат
воздействует на участки молекулы фермента, не входящие в состав активного
центра (Linderstrom-Lang и др., 1938).
Кроме того, при образовании временного комплекса, когда в ферментативной
реакции участвует несколько компонентов, могут образовываться двойные и
более сложные комплексы, прямо или косвенно формирующие или деформирующие
активный центр.
Наряду с этим при взаимодействии субстрата с кофактором с образованием
временного комплекса может не быть деформации активного центра, которая
обычно происходит, когда присутствуют все компоненты системы; может
происходить образование комплекса, который деформирует другие участки
белка, не повреждая непосредственно область активного центра. При этом
фермент может принять более устойчивую или менее устойчивую конформацию,
сопровождающуюся изменением его активности.
Возможно, что кофакторы и ряд других веществ способствуют или мешают
эластичности активного центра и тем самым влияют на степень специфичности
и скорость диссоциации фермент-субстратного комплекса на фермент и
продукт, проявляясь как индукторы или ингибиторы. Другими словами,
конформация белков, ее стабильность находится всегда под воздействием
всех веществ, реагирующих с ферментами, что может приводить к различным
последствиям трансформации, воспроизводимости и денатурации. Все это
включается в кругооборот образования и разрушения ферментов, обусловливая
вариабельность уровня их активности.
Анализ имеющихся в литературе экспериментальных данных по изучению
процессов, лежащих в основе индукции ферментов, позволяет считать
неоспоримым положение о том, что конформационные изменения белковых
молекул,
286
Происходящие при непосредственном дейсгвии на них различных факторов
