Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
г. В отсутствие субстрата существуют по крайней мере два конформационных состояния олигомерного белка, находящиеся между собой в состоянии равновесия. Эти состояния отличаются способностью к межпротомерному связыванию, а следовательно, степенью ограничений, накладываемых на конформацию протомеров и на их способность присоединять субстрат.
д. Как следует из предыдущего пункта, переход одной формы в другую приводит к изменению сродства к лиганду.
е. При таких переходах' молекулярная симметрия олигомерного белка сохраняется.
Два конформационных состояния обозначаются как R (relaxed — расслабленное) и Т (tensed — напряженное), и каждое состоит из нескольких идентичных протомеров. Рассмотрим олигомер, содержащий четыре одинаковые субъединицы. Для этой модели возможны следующие ситуации:
R* - =fc т4
R4+S ч- -*¦ RA T4+s 5==* T4S!
RA+S ч- * ^4°2 ТД+S =F=fc T4Sa
"Ь S -«--- > К4о3 T4S2 + S T4S3
R4S3 + S «_ --- R4O4 T4S3+S T4S4
Между этой симметричной моделью и простой последовательной моделью (рис. 9) имеется два существенных различия. Во-первых, в модели Моно, Уаймена и Шанжё стабильны только симметричные формы белка, в связи с чем последний всегда находится либо в R4-, либо в Т4-состоянии. Промежуточные формы R3T, R2T2 и RT3 асимметричны и, следовательно, нестабильны. Поэтому в отсутствие субстрата существует равновесие между состояниями R4 и Т4, определяемое константой равновесия L, получившей название аллостерическая константа. Во-вторых, микроскопическая константа диссоциации фер-мент-субстратного комплекса Кв. одинакова для всех связывающих центров независимо от присоединения S к другим участкам белковой молекулы. Кажущиеся константы диссоциации /Cdi, Kd2 и т. д. для четырех реакций: R + S^RSi, RSt-f-+ RS2 и др., статистически связаны с Кп (см. приложение 2.1). Аналогично кажущиеся константы диссоциации для реакций T + S^TS, TSi + S4=tTS2 и т. д. статистически свя-
заны с микроскопической константой диссоциации Кт- В простой последовательной модели Кошланда сигмоидные кривые получались потому, что, например, Кы>ЧлаКы, а в модели Моно — Уаймена — Шанжё Kd4=l6Kdi (Kdi и Кв.4 — константы диссоциации).
б) Математическое объяснение сигмоидной зависимости
Частичное насыщение белка субстратом может быть выражено через концентрацию субстрата, константы диссоциации /Ст и Кп и аллостерическую константу L. Уравнение для частичного насыщения в случае тетрамерной молекулы будет иметь следующий вид:
Алгебраические выкладки для вывода этого уравнения приводятся в приложений 2.1.
Если предположить, что субстрат связывается только-R-формой белка (присоединение субстрата исключительно к одной форме), Кт становится бесконечно большой величиной и функции, содержащие Кг в правой части уравнения, приближаются к нулю. Уравнение для частичного насыщенна упрощается до выражения
Это уравнение тождественно уравнению (2.17), полученному для «согласованной» модели Кошланда. Константа К~^ ® уравнении (2.17) эквивалентна аллостерической константе L. Так как Ks в модели Кошланда — константа связывания, а Къ в модели Моно — Уаймена — Шанжё — константа диссоциации, то
(2.19)
Модель Моно — Уаймена — Шанжё не обязательно ограничивается тетрамерными белками, и в случае п связывающих.
’участков функция насыщения в зависимости от концентрации субстрата описывается следующим уравнением:
-Моно и др. построили теоретические кривые, отражающие *влияние изменений аллостерической константы L на зависи-
Рис. 11. Теоретические кривые зависимости частичного насыщения (Ks) от а, где а = = [S ]/KR.
Изменения аллостерической константы L показаны иа графике, п= =4 и —0. Для расчета зна-
чений частичного насыщения ис-
"мость частичного насыщения от концентрации субстрат^ (рис. 11) для случая присоединения субстрата исключительно к R-форме (т. е. Kr/Kt = 0) . Эта модель предсказывает ¦проявление кооперативного эффекта, который выражен тем Сильнее, чем выше величина аллостерической константы L (т. е. чем большая часть фермента находится, в Т-форме в отсутствие субстрата). Когда L стремится к нулю (т. е. доля -R-формы фермента приближается к 100%), кривая приобретает вид гиперболы. Это легко увидеть, подставляя L = 0 в уравнение (2.20):
Уравнение (2.21) тождественно уравнению (2.1) (разд. Б.1) и описывается прямоугольной гиперболой (см. приложение2.1).
Аналогично, если субстрат обладает одинаковым сродством к обоим состояниям белка (Kr=Kt), кривая вновь приобретает форму гиперболы (см. приложение 2.1), как и в случае мономерного белка с одним субстратсвязывающим участком (т. е. когда д = 1).
(2.20)
1
пользовалось уравнение (2.19) 110].
10
0 12 5
(2.21)
