Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
Можно показать, что фосфорилаза является регуляторным ферментом в соответствии с более узким определением, данным в гл. 1. При стимуляции гликогенолиза (например, адреналином или мышечным сокращением) каталитическая активность фосфорилазы должна возрастать, тогда как концентрация ее субстрата — гликогена — очевидно, уменьшается. Таким образом, активность фосфорилазы регулируется не концентрацией ее субстрата, а какими-то другими факторами.
Вывод о том, что глюкозилтрансфераза (гликоген-синтета-за) является «неравновесным» ферментом в отношении синтеза гликогена, основан на измерениях активности различных ферментов: активность глюкозилтрансферазы намного ниже, чем активность УДФГ-пирофосфорилазы и фосфоглюкомута-зы, и примерно равна или ниже активности гексокиназы и фос-¦фофруктокиназы (табл. 18). Показано, что в печени при некоторых условиях, когда синтез гликогена повышен, содержание УДФГ в ткани понижено. Это определенно говорит о том, что глюкозилтрансфераза является регуляторным ферментом [4]. ,
Свойства фосфорилазы и глюкозилтрансферазы должны учитываться в любой теории регуляции гликогенолиза и синте-
Максимальная активность гексокиназы, фосфофруктокиназы, УДФГ-глюкозилтрансферазы, УДФГ-пирофосфорилазы
н фосфоглюкомутазы в тканях крысы1 ,
Ткань Активность ферментов, мкмоль/мин на 1 кг сырого
веса ткани при 25 °С
гексокнназа фосфофрук УДФГ- УДФГ- фосфоглю-
токиназа глюкозил- пирофос- комутаза
трансфе- форилаза
раза
Скелетная мышца 2,0 47,0 3,7 10,7 111,0
Сердце 6,1 10,0 2,8 3,8 10,0
Печень 2,5* 2,5 3,1 59,0 37,0
Головной мозг 14,0 18,0 0,5 1,5 3,6
Почка 2,8 2,8 0,5 3,4 8,4
1 Данные взяты из [44]. [58] и [591 и из неопубликованной работы П. Сагдена и 3. Ньюсхолма.
2 Эта величина включает активность глкжокииазы (см. гл. 6).
за гликогена. Так как эти свойства чрезвычайно сложны и имеют ближайшее отношение к теориям регулирования, они будут описаны в нескольких специальных разделах настоящей главы. Но это отнюдь не означает, что регуляторные механизмы в живой клетке сколько-нибудь обособлены друг от друга: раздельное изложение необходимо только для того, чтобы легче было понять очень сложные и тесно взаимосвязанные системы, регулирующие расщепление и синтез гликогена.
Б. РАННИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ФОСФОРИЛАЗЫ
Некоторое знакомство с ранними исследованиями фосфо-рилазы облегчит нам понимание современных теорий регулирования ее активности (см. обзор [5]). Очень интересная новая теория, касающаяся фосфорилазы (возможно, наиболее изученная система метаболической регуляции у высших животных), основана на большом количестве экспериментальных данных, которые начали накапливаться со времени первых работ Дж. Кори и С. Кори, посвященных изучению этого фермента. Позже энзимология интересующих нас взаимопревращений была весьма детально изучена Фишером, Кребсом и их сотр. (см. ранний обзор [6]); роль циклического АМФ в регуляции активности фосфорилазы была выяснена в блестящих исследованиях Сьютерленда и его сотр. (см. ранний обзор [7]).
Изучение фосфорилазы затруднялось и тем, что этот фермент существует в двух различных формах, обладающих раз-
ными свойствами. В начале сороковых годов удалось выделить фермент в активной форме (фосфорилаза а) и в неактивной форме (фосфорилаза й). Неактивную фосфорилазу можно было активировать с помощью АМФ [8]. После получения кристаллической фосфорилазы а из мышечной ткани в экстрактах мышц был обнаружен фермент, катализирующий превращение формы а в форму Ь. Воздействуя этим ферментом на фосфорилазу а, можно было получить кристаллы фосфорилазы Ь. В то время инактивирующий фермент называли «ферментом, удаляющим простетическую группу» (PR-ферментом—prosthetic group removing), и полагали, что, поскольку фосфорилаза Ь становится активной в присутствии АМФ, PR-фермент, возможно, отщепляет связанный АМФ. Когда было установлено, что молекулярный вес фосфорилазы а вдвое, больше, чем у фосфорилазы Ь, инактивирующий фермент был переименован в «фермент, расщепляющий фосфорилазу» или сокращенно тоже PR (но теперь это означало уже не «prosthetic group removing», a «phosphorylase-rupturing»).
В 1955 г. Фишер и Кребс обнаружили фермент, катализирующий превращение фосфорилазы b в фосфорилазу а [9]. Эта реакция требовала присутствия Mg2+ и сопровождалась гидролизом АТФ до АДФ; таким образом, она была, по-видимому, связана с фосфорилированием фосфорилазы Ь молекулой АТФ. Активирующий фермент — киназа фосфорилазы b — был частично очищен, и была установлена следующая стехиометрия реакции in vitro:
мг**'
2 Фосфорилаза b + 4АТФ --->- Фосфорилаза a+4АДФ.
