Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
В 1965 г. Моно, Уаймен и Шанжё [10] опубликовали свою классическую работу, в которой была предложена молекулярная модель, объясняющая кооперативное поведение аллосте-рических белков. Альтернативная модель < была предложена несколько позже, в 1966 г., Кошландом и сотр. [11]. Так как модель Кошланда основана на развитии гипотезы промежуточных соединений Адайра, логичнее начать изложение с нее, нарушив хронологическую последовательность. Модель Моно — Уаймена — Шанжё будет обсуждаться позже в разд. Г.2.
1. МОДЕЛЬ КОШЛАНДА
Гипотеза промежуточных соединений Адайра была расширена Кошландом и сотр. [11] для объяснения кооперативного эффекта, проявляемого аллостерическими ферментами. Эта гипотеза получила свое развитие из оригинальной теории «индуцированного соответствия», выдвинутой Кошландом в 1958 г. для объяснения специфичности действия ферментов. Кошланд предполагал, что присоединение субстрата к ферменту вызывает локальные структурные изменения в активном центре, корректирующие должным образом трехмерное расположение в нем аминокислотных остатков для осуществления каталитического акта [12]. Таким образом, по теории Кошланда, структура субстрата имела значение не только для связывания, но также и для создания «каталитической конформации» фермента. Эту теорию можно было распространить и на полимерные ферменты, сделав еще одно допущение, что конформа-ционные изменения, вызываемые присоединением субстрата к одной субъединице, способны видоизменять конформацию другой субъединицы, к которой субстрат еще не присоединился. Отсюда вытекает, что связывание молекулы субстрата одной субъединицей вызывает конформационное изменение, передающееся другой субъединице, в результате чего связывание .субстрата этой второй субъединицей облегчается. Присоединение следующей молекулы субстрата стабилизирует изменившуюся конформацию второй субъединицы, что в свою очередь влияет на конформацию третьей субъединицы. В результате присоединение каждой последующей молекулы субстрата должно облегчаться в определенной прогрессии. В случае тетрамерного белка такой последовательный процесс может быть выражен следующей диаграммой:
О О „\0 S с ^ Ш Ш ш ш
оо оо *~оо+ ~ЩО+ ‘“ШШ
5—1100
Если конформацию кружков обозначить через А, а квадратов— через В, то процесс можно представить в виде
А4 < ¦ у- A3BS ч - - ¦ A,B2S2 < .> А^ВзБз < —— B4S4.
Четыре равновесных состояния определяются константами Кы, Къ2, Къз и Кы- Функция насыщения может быть выведена в точном соответствии с выкладками Адайра и иметь вид
г? _ Кы [S] ~Ь 2КыКъа [S]2 -j- ЗК^ДыЛьз [S]3 -fr~ Шы.КыКьъКы [S]*
s 4(1 -f. Кы[S] + KbJCb*[S]a + КыКыКъз[Sp+ КыКыКъзКыЩГУ
Из уравнения следует, что при отсутствии взаимодействия между связывающими участками кажущиеся константы связывания статистически взаимосвязаны дру? с другом (/Сы = — &/зКъ2 и т. д.); тогда кривая зависимости Ys от [S] выражается гиперболой. Если Ды<!8/зЯь2 и т. д., то получатся сигмоидные кривые. В модели Кошланда предпринимается попытка объяснить, почему перечисленные константы связывания должны иметь различные значения.
Каждая равновесная константа может быть представлена в виде трех компонентов:
1. Константа равновесия Kt для конформационного перехода A^=tB
к — и
[A]
2. Константа связывания Ks для процесса B + S^BS
[BS]
[B] [S] •
3. Константа взаимодействия, зависящая от степени стабильности, вносимой одной .субъединицей в образующийся комплекс
Реакция Константа взаимодействия
[АВ]
[А] [В]
[ДА]
KS
А + В 5== н* АВ Кав ---'
Также А + А ^--- +- АА Каа ---'
в + в --- ±: ВВ Квв ---
[A] [А]
[ВВ]
[B] [В]
Например, отношение KbbIKaa отражает сравнительные стабильности двух комплексов АА и ВВ. В модели Кошланда Каа принимается равной единице; следовательно, если ^ав>1, это означает, что взаимодействие между А и В предпочтительнее, чем между А и А. В этом случае взаимодействие будет стабилизировать комплекс АВ и соответственно облег-
чать связывание субстрата. Если /Сав<1, взаимодействие между А и В будет снижать стабильность комплекса АВ и затруднять присоединение субстрата (S).
Введение йтих констант лучше , объясняется на примере реакции, включающей димерный белок:
оо оа
ЛА ABS
Константа равновесия этой реакции представляет собой произведение Kt и Ks, умноженное на изменение взаимодействия между субъединицами Кав/Кал'-
„ ZKiKsKab
Л -----г?---—.
Лад
Коэффициент 2 вводится, поскольку существуют две формы промежуточных комплексов (A-BS и BS'A) и лишь одна форма АА.
Аналогично для присоединения второй молекулы субстрата
О ш + 5_±® ш
