Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
У_________________[B4St] + 2 [B4Sa] + 3 [B«SJ + 4 [B4SJ
s 4 {[A4] + [B4] + [B4St] + [B4S2] + [B4S3J + [B4S4]} •
Концентрации промежуточных соединений [B4Si], [B4S2] № т. д. могут быть выражены через концентрации субстрат-а [S] и свободного фермента [А4], через микроскопическую константу связывания Ks и константу равновесия Ktc- Можно-также принять во внимание статистические факторы для числа типов каждого вида и количества -взаимодействующих субъединиц (как это было сделано для тетраэдрической модели в разделе Г, 1, а).
[В4] = К?с[А4]
[B4S*] =4Ks [S1 [В4] =4/Cs [S] Ktc [ AJ [B4S2] =6/C| [S]2 [B4I =6/Cl [S]2 Kic [A4]
[B4S3] —4Ks [S}3 [B4] =4Kl [S]3 Ktc [A4]
[B4S4] —Ks [S]4 [B4] =Ks [S]4 Ktc [ A4]
Подставляя эти выражения в уравнение для частичного насыщения, получаем
- _4KS [SIк[с [A4J + 124 [SI* Ktc [AJ + 12K*S fSJ® <c [AJ +
S 4 {[A4 + <c[A4] + 4Ks [S] K\c [AJ + 6K| [SJ* K\c [AJ +
__________+4/C|[S]*K4c[AJ____________=
+ 44 [SJ3 K\c [AJ + Kl [S]* [A4]}
AKs [S] K\c [AJ'( 1 + 3KS [S] + 34 [S]^ + [SJ3)_________
_ 4K?c [A, {K^4 + (1 + 4KS [S] + [S]2 + 44 [SP + 4 [Si4) I
KS [S] (1 + 3/<Ts [S] + 34 [SI2 + 4tsl3 . )
K^4+(l+ 4Ks [S] + 64[SJ2 + 44[SI3 + 4[S]*)~
Так как
(l+3Ks [S] + 3*1 [S]2 + Kl [S]*) =(1 4- Ks [S])»
ш
(1+4 Ks [S] + 6/С| [SJ2 + 4/(| [SP + Kt lSj4)=(l + Ks IS])4,
Y Ks [S] (1 + Ks[S])3 (2 l7)
S X^+O + KslS})*' K '
Уравнение (2.17) тождественно уравнению (2.19), описывающему модель Моно — Уаймена — Шанжё.
Если все константы взаимодействия — Ккк, Кав, Ktc и т. д. — привести к единице (т. е, если отсутствует взаимодействие между субъединицами), выражения для частичного насыщения упростятся до уравнений, описываемых гиперболами.
Практически польза таких моделей заключается в том, что для различных констант (Каа, Кав, Ktc и т. д.) можно допус-кать_определенные значения и подставлять их в уравнения для Уб (или для Ns, которое по определению Кошланда представляет собой усредненное число молекул субстрата, связываемое одной молекулой белка; для тетрамера ^Vs=4Ks). На основании этих уравнений можно строить теоретические кривые и сравнивать их с экспериментальными. Хорошее соответствие экспериментальных и теоретических кривых послужит основанием для выбора наилучшей модели (квадратной, согласованной и т. д.) для исследуемого фермента.
Доказать экспериментально, что какой-то определенный фермент соответствует по своим кинетическим параметрам конкретному типу последовательцой модели, трудно. Кинетические данные, основанные на поведении фермента, могут служить доводом в пользу существования одного из приведенных типов моделей, но они еще не доказывают, что фермент соответствует именно данной модели, а не какой-нибудь другой, возможно даже не постулированной.
2. МОДЕЛЬ МОНО—УАЙМЕНА—ШАНЖЁ
Несколько более простую систему, чем та, которую описал Кошланд, предложили в 1965 г. Моно, Уаймен и Шанжё [10].
Эту модель можно рассматривать как экстремальный вариант общей модели Кошланда (рис. 9,Б), в котором стабильны только полностью симметричные состояния. С помощью этой модели можно объяснить не только сигмоидное поведение ферментов, но и действие аллостерических ингибиторов и активаторов. Это поясняется на примере аллостерического фермента АТКазы: график зависимости начальной скорости реак-
ции от концентрации субстрата представляет собой сигмоидную кривую; под действием ингибитора (ЦТФ) сигмоидность усиливается, под действием же активатора (АТФ) сигмоидный характер кривой становится менее выраженным (рис. 10). Таким образом, эффективность действия ингибитора и активатора достигается, видимо, через явление кооперативности.
Рис. 10. Действие ЦТФ (ингибитора) и АТФ (активатора) на кривую зависимости активности асигартаттранскарбамоилазы |(АТКазы) от концентрации аспартата [3].
Так что, если понятна молекулярная основа кооперативности, легко могут быть объяснены механизмы ингибирования и активации.
а) Описание модели
Симметричная модель может быть описана следующими положениями.
а. Аллостерические белки являются олигомерами (т. е. состоят из нескольких отдельных белковых субъединиц), протомеры (индивидуальные субъединицы, составляющие в комбинации друг с другом олигомер) которых связаны между собой таким образом, что в нативном белке их взаимное расположение равнозначно. Поэтому белок имеет по крайней мере одну ось симметрии.
б. Каждый протомер имеет один стереоспецифический участок связывания для каждого лиганда. Связывающие
участки в молекуле эквивалентны для любого данного лиганда.
в. Конформация каждого протомера ограничивается его ассоциацией с другими протомерами. Иными словами, способность протомера связывать субстрат уменьшается при ассоциации протомеров в олигомерный белок.
