Молекулярные основы действия ферментов - Севери Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
продуктивно из-за отсутствия четких экспериментальных, подходов к его
проверке.
В заключение настоящего очерка хотелось бы подчеркнуть, что
представление о различных путях синтеза и гидролиза АТФ в митохондриях
может рассматриваться как частный случай более общей ситуации,
возникающей при рассмотрении обратимости реакций, катализируемых
ферментами. Хорошо известно, что многие метаболические реакции в клетке,
обеспечивающие распад и синтез некоторых соединений, катализируются
различными наборами ферментов (распад и синтез гликогена, окисление и
синтез жирных кислот, синтез и деградация белков). На более простом
уровне этот принцип, согласно которому прямая и обратная реак-.ции
протекают различными путями, может быть иллюстрирован существованием
изозимов - ферментов, катализирующих одну и ту же реакцию, но обладающих
различными кинетическими параметрами. По-видимому, проблема
функционирования изозимов прямо связана с термодинамической
предопределенностью кинети-
3 Белок-ингибитор тормозит АТФазу медленно и для этого
торможения необходим АТФ. Можно было бы думать, что действие белка-
ингибитора, так же как и азида или сульфита, опосредовано медленной
изомеризацией комплекса Е-АДФ. Специальное исследование, проведенное в
нашей группе, показало, что это не так, и белковый ингибитор тормозит
АТФазную активность AS-частиц независимо от АДФ.
49
ческих параметров ферментов (соотношение Холдейна). В случае олигомерных
ферментов (медленно диссоциирующие / ассоциирующие системы, ферменты с
несколькими активными центрами) "кинетический изозимный" состав может
определяться равновесием между каталитически активными единицами,
построенными из одного и того же белкового материала. Биологическая
целесообразность такого способа регулирования очевидна, так как для его
реализации требуется не кодирование и синтез новых полипептид-ных цепей,
а только "разумное" использование "готовых" активных центров и
каталитических механизмов, предсуществующих в отдельных блоках, из
которых можно построить систему, не описываемую соотношением Холдейна.
Простейшей разновидностью таких систем могла бы стать система,
построенная из белка и "прочносвязанного" лиганда-регулятора, причем
высокое сродство фермента к такому лиганду-регулятору является
необходимым условием создания "кинетических" изозимов. Действительно, для
системы
+L ft+i ^
Е "------"¦ E-L; К=-*=Ч (29)
fc-i к+у
где Е - блок-катализатор, значения k+l обычно составляют величины порядка
10~7 М^-мин-1, т. е. немного меньше, чем диффузионно контролируемый
предел. Это означает, что при величине К~Ю-8-10~9 М значения
должны быть порядка 10-1-
10_2-мин-1, и при обычном для ферментов числе оборотов порядка 103-104
мин-1 система, состоящая из свободного белка и его комплекса с лигандом-
регулятором, должна проявлять гистерезис при быстром изменении
концентрации L. Важно подчеркнуть, что медленное изменение активности по
сравнению с числом оборотов фермента является необходимым условием такого
типа регулирования; если равновесие устанавливается быстрее или со
скоростями, равными скорости ферментативной реакции, концентрация
является одним из параметров, входящих в соотношение Холдейна для более
сложных систем [100].
В какой мере сказанное можно применить к реакциям синтеза и гидролиза
АТФ в митохондриях, сказать трудно, хотя сам факт гистерезисного
поведения этой ферментной системы не вызываег сомнений.
Авторы благодарны своим коллегам А. Ф. Фитину, И. Б. Мин-гову, М. В.
Яламовой, принимавшим участие в экспериментальных работах группы и в их
обсуждении.
ЛИТЕРАТУРА
1. Mitchell Р. (1979) Science 206, 1148-1159.
2. Capaldi R. А. (1975) in Mammalian Cell Membranes (Jamieson G. A.,
and Robinson D. М., eds.), v. 2, pp. 141-164, Butterworths, London.
50
3. Pullman М. E., Репе f sky H. S., Datta A., R acker E. (1960) J.
Biol. Chem. 235, 3322-3329.
4. Garret N. E., Penefsky H. S. (1975) J. Biol. Chem. 250, 6640-6647.
5. Cross R. L, Nalin С. M. (1982) J. Biol. Chem. 257, 2874-2881.
6. Penefsky H. S. (1977) J. Biol. Chem. 252,2891-2899.
7. Kasahara М., Penefsky H. S. (1978) J. Biol. Chem. 253, 4180-4187.
8. Lauquin G., Pougeois R., Vignais P. V. (1980) Biochemistry 19, 4620-
4626.
9. Senior A. E. (1979) J. Biol. Chem. 254, 11319-11322.
10. Yoshida М., Sone N., Hirata H. et al. (1979) J. Biol. Chem. 254,
9525__9533
11. Esch F. S., Allison W. S. (1978) J. Biol. Chem. 253, 6100-6106.
12. Pougeois R., Sat re M" Vignais P. V. (1979) Biochemistry 18, 1408-
1413.
13. H i 1 b о r n D. A., H a m m es G. G. (1973) Biochemistry 12, 983-
990.
14. Grubmeyer C., Penefsky H. S. (1981) J. Biol. Chem. 256, 3718-3727.
15. Grubmeyer C., Penefsky H. S. (1982) J. Biol. Chem. 257, 3728-3734.
16. Grubmeyer C., Cross R. L., Penefsky H. S. (1982) J. Biol. Chem. 257,
