Индукция ферментов в норме и патологии - Крицман М.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Следовательно, приведенные данные отражают большую амплитуду условий,
приводящих к индукции ферментов, начиная от узкостереоспецифических
субстратов до раз-
Время. мин.
12
личных общих изменений среды. Кроме того, показано, что некоторые
микроорганизмы проявляют новую ферментативную активность при их
выращивании в средах, содержащих постепенно уменьшающиеся количества
жизненно необходимых им субстратов.
Так, Fildes, Gladstone, Knight (1933) наблюдали, что тифозные палочки
Ebertelci typhosci, ранее не обладавшие ферментной системой,
катализирующей синтез триптофана, приобретают способность его
синтезировать, если их длительно выращивать в среде, содержащей триптофан
в снижающейся концентрации вплоть до полного отсутствия его. Аналогичное
явление отмечено в опытах с дизентерийной палочкой по отношению к
никотинамиду. Наряду с этим Silvermann, Werkmann (1939) показали, что
достаточно нескольких пересевов на среду, содержащую прогрессивно
уменьшающиеся количества витамина Вь для того чтобы микроорганизмы
Propioni bacterium pentosaceum приобрели способность синтезировать
названный витамин.
Quastel (1937) указывал, что, руководствуясь классификацией ферментов,
предложенной Karstrom (1930), труд-
13
но объяснить указанную амплитуду факторов, обусловливающих возникновение
индуцированных ферментов. Это явление скорее может быть понято при
допущении, что ферменты сами являются метаболитами, скорость образования
и распада которых варьирует в зависимости от интенсивности роста
микроорганизмов. Роль специфического субстрата, по-видимому, сводится к
привнесению необходимых молекул для синтеза этих ферментов или для их
стабилизации путем связывания с ними. Образование индуцированных
ферментов в присутствии специфического субстрата является особым
проявлением этого процесса.
Напомним, что Knox, Pollock (1944) считали, что различие между
индуцированными и "конститутивными" ферментами основано на их
дифференцированной устойчивости; процесс индуцированного образования
ферментов сочетается с их неустойчивостью в отсутствие специфического
субстрата.
Spiegelman и его соавторы (1944, 1945) также придерживались точки зрения,
что роль субстрата сводится к стабилизации фермента. В качестве аргумента
авторы приводили данные о том, что активность большинства ферментов,
индуцированная различными веществами, очень быстро исчезает в отсутствие
субстрата, к которому ферменты "адаптированы". Monod (1943) развивал
представление о том, что роль субстрата в индукции ферментов заключается
в изменении направления обычно текущих процессов синтеза ферментов
клетки. При этом он допускал, что в присутствии субстрата образовавшийся
фермент-субстратный комплекс действует как новая единица. В результате
этого образуются не только ферменты, ранее продуцировавшиеся клетками, но
и несколько отличные от них. В отсутствие добавленного субстрата этот
процесс прекращается, и скорость образования ферментов устанавливается на
исходном уровне. Позднее Monod (1948) пришел к выводу, что роль субстрата
в этом процессе сводится к стимуляции синтеза специфического белка.
Некоторые доводы в пользу этого представления приведены в работе Gale
(1946). Им было установлено, что различные штаммы Bad. coli, которые
росли на среде, не содержащей ряда аминокислот (лизина, аргинина,
орнитина, глутаминовой кислоты и др.), не приобретали способности их
декарбоксилировать (табл. 2), они декарбоксилировали только глутаминовую
кислоту.
14
Таблица 2
АДАПТИВНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ У КИШЕЧНОЙ ПАЛОЧКИ ДЕКАРБОКСИЛАЗЫ АМИНОКИСЛОТ,
Qco" (GALE, 1946)
Декарбоксилазы Штаммы Bad. coli 1 Без аминокислот Добавлены к среде
лизин аргишш орнитин глутаминовая кислота
гистидин ь ? гидролизат казеина
L ( г)-лизин 86 4 210 4 194
L (-|-)-аргинин 86 0 - 27 - - - - 330
L ( + )-орнитин 86 3 - - 225 - - - 14о
L (-|- )-глутамииовая кис- ТУ 46 - - - 88 - -
100
лота
L (- )-гистидин 86 0 - - - - 7 - 18
L (-)-тирозин НЕ 0 60 63
Однако эти штаммы, культивированные в среде, содержавшей 1 % лизина (или
любую из перечисленных недостающих аминокислот), приобретали
соответствующую специфическую энзиматическую способность. Тот факт, что
интенсивность декарбоксилирования отдельных аминокислот практически мало
отличалась от интенсивности декарбоксилирования при добавлении
казеинового гидролизата, показывает, что появление новой ферментативной
активности обусловлено индуцированием специфическим субстратом
соответствующего фермента, а не вызвано общим улучшением питательной
среды. Некоторое отклонение от указанной закономерности обнаружено только
в опытах с аргинином, где активность декарбоксилазы аргинина оказалась
намного выше при добавлении гидролизата по сравнению с культивированием
бактерий в присутствии одного аргинина. По-видимому, для образования этой
ферментной системы требуются дополнительные вещества.
Своеобразное представление о роли субстрата в индукции ферментов было
