Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
Относительная простота биосинтетических процессов у бактерий дана возможность обнаружить (регуляторные ферменты путем .прямого изучения метаболического пути без какого-либо экспериментального подтверждения. Изучению соотношения действующих масс я максимальных активностей ферментов для индивидуальных реакций исследуемых метаболических путей у бактерий уделялось мало внимания.
СНз
С(ОН)СН(ОНХООН
сн3сн2
сг, р-Диокси-/-метиАвалерианоеая кислота
СН3 \
снсосоон /
CH3CH2
а- OKOu-fi-жтмеалерианоеая
I,
ч
сн3
ч
i
/
CH3CH2
chch(nh2)cooh
//
L-изолейцин-
Рис. 6. Метаболический путь синтеза изо лейцииа.
2. АЛЛОСТЕРИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ 1963 г. РАЗДЕЛЬНЫЕ КАТАЛИТИЧЕСКИЕ И РЕГУЛЯТОРНЫЕ ЦЕНТРЫ
Согласно аллостерической теории в молекуле аллостери-ческих ферментов имеется по крайней мере два пространственно разделенных связывающих участка: активный (или каталитический) центр и регуляторный (или аллостериче-ский) центр >[4]. Молекула метаболического регулятора связывается в аллостерическом центре и вызывает изменение конформационной структуры фермента, приводящее к изме-
нению геометрических взаимоотношении между остатками аминокислот в активном центре. В результату активность
Карбамоилфосфат+L-acnapmam
Аспартаттранскарба- 1 И=гг^г— •
моилаза 7 '=~'
Ы-карбамоил-Ь-аспартат
-ие
\\
W
\\
L-4,5-dumdpoopomam
1
V,
Оротат
\
X
Зротидин-5-фосфат
1
I
Уридинмонофосфат
;i
и
а
Уридиндифосфат //
•7
Уридинтрифосфагг. Д
I'/
Цитидинтрифосфат"
Рис. 7. Метаболический путь синтеза пиримидина.
фермента увеличивается (активация) либо уменьшается (ингибирование). Правомочность этой теории подтверждается следующими данными.
а) Регулятор не обладает явным структурным сходством с субстратом, а фермент при этом проявляет исключительно высокую специфичность к молекуле регулятора. Поэтому субстрат и регуляторные молекулы не могут конкурировать за один и тот же участок молекулы фермента. Именно это отсутствие структурного сходства послужило основанием к введению термина аллостерический.
б) Под действием специфических реагентов или условий, оказывающих мягкое денатурирующее воздействие на аллостерический фермент, чувствительность фермента к действию регулятора может быть потеряна, при этом его каталитическая активность не изменится. Такой процесс десенсибилиза-
ции может быть вызван обработкой белка соединениями ртути (например, двухлористой ртутью), мочевиной или нагреванием в мягких условиях. Когда эта теория была выдвинута впервые, явление десенсибилизации (снижение чувствительности) оказалось наиболее веским доводом в пользу существования в белковой молекуле раздельных участков для субстрата и регуляторных молекул. В то время считалось, что десенсибилизация изменяет структуру аллостеричёского центра, который в результате утрачивает способность к связыванию регулятора, при этом каталитический центр, расположенный в другой части молекулы, не претерпевает никаких изменений. Значительно позднее было установлено, что во многих случаях десенсибилизация вызывается диссоциацией нативного фермента на составляющие его субъединицы, что препятствует взаимодействию между регуляторным и каталитическим центрами.
в) Если два участка (субстратный и регуляторный) пространственно разделены, процесс связывания регуляторной молекулы должен, по-видимому, приводить к изменению конформации белка, а следовательно, и к изменению структуры каталитического центра. Такое изменение конформации можно рассматривать ^ак передачу информации от регуляторного щентра к каталитическому. Утверждение о существовании, подобных изменений в структуре ферментов и их способности вызывать определенные сдвиги каталитической активности прозвучало на уровне знаний 1963 г. относительно новой концепцией. Однако уже тогда было известно явление коопе-ративиости, которое подтверждало эту концепцию. Коопера-тивность является характерным свойством аллостерических ферментов; при этом графическое выражение зависимости ферментативной активности (по ординате) от концентрации •субстрата (по абсциссе) имеет S-образную или сигмоидную, а не гиперболическую форму (рис. 8). Сигмоидная форма кривой может быть, по-видимому, обусловлена тем, что в каждой молекуле фермента имеется более одного каталитического участка, к которому может присоединяться субстрат. Связывание субстрата в одном участке могло бы каким-то образом влиять на присоединение последующих молекул субстрата в оставшихся участках, а это значит, что между связывающими участками молекулы фермента должна существовать какая-то форма передачи информации. Данные, свидетельствующие о том, что проявление кооперативности не является прямым эффектом, а опосредовано через конформационную структуру белка, были получены при изучении гемоглобина. Этот белок проявляет кооперативность при связывании кислорода: зависимость количества кислорода, связанного гемо-
