Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
фосфатазой (ФДФазой). В приведенном примере при каждом обороте цикла гидролизуется одна молекула АТФ. Очевидно, вследствие этих энергетических затрат скорость циклических взаимопревращений не должна быть слишком высокой. Так как ответная реакция зависит от отношения:
Скорость циклических взаимопревращения Скорость суммарного протекания
суммарная скорость потока через метаболический путь должна быть ниже, если система обеспечивает более высокую степень усиления по сравнению с нециклической системой, не требующей чрезмерных затрат энергии. Это означает, что циклическое взаимопревращение субстратов повышает ответную реакцию между активностью фермента и концентрацией регулятора только при таком метаболическом состоянии, когда
Рис. 16. Регуляция ферментативной активности через взаимопревращаемые
формы.
Активный фермент метаболического пути катализирует регуляторную реакцию этого пути. Реакция (а следовательно, н метаболический путь) регулируется фактором х. Однако х не влияет на сам фермент метаболического пути, а изменяет активности двух ферментов Е\ и Е2, которые осуществляют взаимопревращение активной и неактивной форм фермента метаболического пути. Реакции, катализируемые как Е\, так и Е2, протекают только в одном направлении.
суммарная скорость потока через метаболический путь мала. Примерами такого механизма являются регуляция гликолиза на уровне фосфолирования фруктозо-6-фосфата в покоящейся скелетной мышце (см. гл. 3) и регуляция обмена глюкозы в печени (см. гл. 6).
2. Ферментативно взаимопревращающиеся формы ферментов. Этот тип регулирующего механизма обладает тремя важными особенностями. Во-первых, регуляторный фермент метаболического пути существует в двух формах, одна из которых каталитически активна, а другая неактивна (или значительно менее активна). Во-вторых, активная форма превращается в неактивную ферментативным путем, в результате реакции, имеющей высокую величину константы равновесия (т. е. не легко обратимой); аналогично переход неактивной формы в активную осуществляется в результате другой реакции, также с высокой константой равновесия. В-третьих, регулятор X изменяет активности взаимопревращающих ферментов (а не основного фермента метаболического пути) в направлении, про-
тивоположном процессу равновесного связывания. Эти свойства суммированы на рис. 16.
Существенное различие между механизмом этого типа и аллостерическим механизмом состоит в том, что превращения активной формы в неактивную и наоборот термодинамически «заряжены» (primed) так, что, когда взаимопревращающий фермент активен, состояние равновесия катализируемой им
У
Шутамин
Рис. 17. Регуляция глутамянсянтетазы путем ферментативных взаимопревращений.
Этот рисунок взят из обзора [27] и несколько видоизменен.
реакции включает высокий процент активной (или соответственно неактивной) формы регуляторного фермента метаболического пути (табл. 4). Кроме того, изменяется роль регулятора X: от непосредственного участника активации (или инактивации) фермента метаболического пути до специфического регулятора взаимопревращающихся ферментов.
Ниже следует объяснение, каким образом такая система регуляции обеспечивает усиление. При определенных физиологических условиях активность Е2 значительно превышает активность Ej (табл. 4); таким образом, реакция, катализируемая ферментом Ег, достигнет равновесия (почти 99% фермента находится в неактивной форме Рг). По мере увеличения концентрации X будет наблюдаться активация фермента Ei и ингибирование фермента Е2. Когда активность Et превысит активность Е2, белок перейдет в другую форму, Рг*, и теперь эта реакция будет находиться в состоянии равновесия (т. е.
Теоретические расчеты действия регулятора X на распределение двух форм фермента1), регулируемого посредством ферментативных взаимопревращений
Hi w
г~ —. К я)
О щ m S
ow о 5
? «* -Од;
* "са 3
ч ' - ? о
*2 ?.w к 5 5 .
-ssgig-
,» :» .2452
*ftS я5» S?2*«gg ggSgl|& ItliS&s
*— ’ и m С1 в
Ssiss*S5c*BK( g a. g ss “<;»3 0.5 t
§^|&ss.o.is«e=<
о <5 2 cd Q 2 5^«i о tf7
RS*3»&8*tfa1
Ef .u s 5л 3 я я
a2'r-‘5S&|S“ = ?5 О 2 g jf S e 2 * и,2%5 Л s
иавсе. ийал*ся'0
“sfcggi-^ge: i?gsS-?i&s B
5 a.5 л я ?, ku
a g«cS?g^?SS^ | §§»*&!; s§gsi lBS«|asE-8gs|
SS^osoaosiS'Sn.K e.2 2SS® 205* §T§
в^25«*<ч; й'в* о t- л
«й-2,ййОяЙ?8 я. о
?•&«*" >o?5=f«l2 B523s& ?*?=§«
о о.» 03
ре в я ящ S'S* 3 >*
о, ч: g rf д «>*8‘*5 ® 5 ~ я в ОЙ«й'ьлЗ®22о
к йо*»а ?? ® fc t: as
о . ^*гз с К о s а* ы
* S“«5“S ?
