Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Следует отметить, что нам при работе с незаряженными субстратами удалось показать, что зона оптимальных значений pH для фермент-лецитиновых комплексов изменяется во всех случаях.
Наиболее вероятным объяснением, по-видимому, следует считать предположение об изменении конформационной жесткости белковой глобулы фермента при комплексировании с лецитином, в результате чего повышается устойчивость фермента в одних случаях — в щелочной среде, в других — в кислой или одновременно и в кислой, и в щелочной средах. Вероятность подобных изменений конформации и гибкости различных участков полипептидных цепей в результате присоединения фермента к мембране или к ферменту — лиганда отмечали многие авторы (Дис-кина, I960; Браунштейн и др., 1964; Волькенштейн, 1965; Деборин, Баранова, 1966; Бреслер, 1967; Кошланд, 1967; Полторак, 1967; Рэкер, 1969; Антонов, 1973; Владимиров, Поглазов, 1973; Coleman, 1973; и др.).
Следует добавить, что роль липидов в функционировании ферментов, связанных в естественных условиях с мембранами клеток, объясняют не только влиянием на конформацию фермента и на способ упаковки фермента в мембране, но также созданием гидрофобной среды, благоприятной для взаимодействия фермента с субстратом (Владимиров, Поглазов, 1973; п др.).
Выше были приведены гипотезы, объясняющие различия каталитических свойств структурированных на различных носителях ферментов но сравнению с их действием в растворе. Остановимся более подробно на примерах, показывающих различия регуляторных ферментов в зависимости от условий их функционирования.
Исследования механизма действия катехоламинов и представления об адренорецепторах привлекают к себе общее внимание в связи с обнаружением роли циклической АМФ (3,5-аденозинмонофосфорной кислоты) как посредника действия гормонов. Принципиальное значение имели работы (Sutherland, 1965, 1972; Robinson et al., 1967, 1968, 1970), результаты которых позволили подойти к вопросу о возможном: механизме влияния гормонов (медиаторов) на молекулярном уровне. В частности, было высказано предположение, что аденилциклаза — это структурно организованный-комплекс ферментов, который одновременно является рецептором для адреналина, норадреналина и глюкагона.
300
МЕМБРАНЫ ВСАСЫВАЮЩИХ КЛЕТОК
С этой точки зрения наличие участков типа адренорецепторов на молекуле инвертазы позволяет предположить известное сходство между аденилциклазой и инвертазой в отношении их реакции на адреналин (с теми оговорками, что чувствительность инвертазы к адреналину значительно ниже, чем аденилциклазы).
Следует отметить, что в настоящее время известно много примеров, когда объяснить влияние некоторых низкомолекулярных гормонов могут только аллостерические воздействия. В некоторых случаях это удалось в какой-то степени подтвердить прямыми наблюдениями, показав1, что взаимодействие фермента с эффектором сопровождается физическими изменениями в фермептном белке (Леви, Сикевиц, 1971). Однако в рамках существующих гипотез, в частности гипотезы, согласно которой присоединение адреналина к а- и (3-рецепторам происходит за счет разнозаряженных групп (Belleau, 1963), более правдоподобным кажется другое объяснение: можно допустить, что а-адренорецепторные участки в составе фермент-мембранного комплекса экранированы, скрыты и, возможно, являются точками, с помощью которых молекула фермента взаимодействует с мембраной или одна из субъединиц — с другой субъединицей инвертазы. После снятия ферментов с мембраны, по-видимому, обнажаются а-адре-норецепторы и, таким образом, становятся доступными действию р:-адре-ноблокаторов.
Выше был приведен пример субстратного регулирования у-амилазной активности мальтозой. При ‘этом было показано, что при использовании десенсибилизации (мягкой тепловой обработки препарата) фермент частично теряет способность тормозиться мальтозой, что заставляет думать об аллостерическом механизме торможения у-амилазной активности модификатором, несмотря на структурное сходство последнего с субстратом для у-амилазы (крахмал). Однако, как это было отмечено, нередко кинетический анализ оказывается недостаточным и приводит к ошибочному заключению. В частности, было обнаружено, что трибутирин является конкурентным ингибитором щелочнофосфатазной активности (Уголев, 1972). В то же время структурное несходство модификатора (трибутирин) с субстратом данной ферментативной реакции ((3-глицерофосфат натрия) свидетельствовало скорее всего в пользу аллостерического, а не изостерического механизма торможения. Действительно, после обработки гомогенатов слизистой десенсибилизирующими агентами почти полностью сохраняется активность фермента, тогда как чувствительность к действию модификатора резко снижается.
Эти данные позволили авторам сделать вывод о том, что регулирование активности щелочной фосфатазы трибутирином является аллостериче-ским, а не гомо- или изостерическим. Напомним, что при этом предполагается соединение модификатора не с активным, а с регуляторным центром фермента. Возникающие при этом конформационные изменения в белковой глобуле вызывают уменьшение сродства субстрата к ферменту, что приводит к торможению конкурентного типа (Cohen, 1968). В результате кинетически конкурентные эффекты в действительности зависят от взаимодействия пространственно несовпадающих центров.
