Регуляторная субъединица
Cтраница 2
Протеинкиназа, играющая ключевую роль в процессе активации фосфорилазы под влиянием сАМР, является аллосте-рическим ферментом. Когда все эти субъединицы объединены в общий комплекс, имеющий состав C2R2, фермент неактивен. При связывании четырех молекул сАМР со специфическими участками двух регуляторных субъединиц С2К2 - комплекс распадается на свободные каталитические субъединицы, обладающие ферментативной активностью, и комплекс R2 - cAMP4, в котором сАМР сохраняется в связанном виде. [17]
Гормональная активация осуществляется непрямым и сложным путем. Первичное действие адреналина или норадреналина состоит в активации аденилатциклазы, катализирующей реакцию АТФ - 3 5 - АМФ ( циклический АМФ) ФФн. Циклический АМФ в свою очередь активирует фермент протеинкиназу, вызывая диссоциацию неактивного комплекса ( содержащего каталитическую и регуляторные субъединицы) с образованием активной киназы, не связанной с регуляторными субъединицами. Затем протеинкиназа активирует киназу фосфорилазы Ь, и наконец, последняя активирует гликогенфосфорилазу, вызывая димеризацию двух молекул фосфорилазы Ь в одну молекулу фосфорилазы а. Процессы активации киназы фосфорилазы Ь и гликогенфосфорилазы связаны с фосфорилнрованием ферментных белков при участии АТФ. Инактивацию этих ферментов осуществляют специфические фосфатазы. [18]
Каталитические субъединицы связывают молекулы субстрата, а регуляторные субъединицы-молекулы аллостерического ингибитора СТР. Вся ферментная молекула в целом, так же как и отдельные субъединицы фермента, существует в двух формах-активной и неактивной. Фермент обладает максимальной активностью, когда его регуляторные субъединицы свободны. Однако, когда СТР накапливается, он присоединяется к регуляторным субъединицам и изменяет их конформацию. [20]
АМ Ф - вторичный мессенд-жер, т.е. осуществляет ф-ции внутриклеточного посредника в действии первичных мессенд-жеров-ряда гормонов и медиаторов ( передатчиков) нервного возбуждения. Участвует также в регуляции обмена углеводов и липидов, клеточного роста, мембранного транспорта и др. В бактериальных клетках цАМФ, взаимодействуя со специфич. В клетках высших организмов цАМФ активирует фермент протеинкиназу, к-рый катализирует перенос остатка фосфорной к-ты с АТФ на белок. Активация заключается в связывании цАМФ с регуляторной субъединицей фермента, в результате чего освобождается активная каталитич. Протеинкиназа может катализировать фосфорили-рование нек-рых ферментов, а также ряда регуляторных и структурных белков, что приводит к изменению их св-в. Последняя ускоряет распад гликогена в организме. [21]
Ингибиторы ферментов обычно принято делить на два больших класса: обратимые и необратимые. Это вещества, вызывающие частичное ( обратимое) или полное торможение реакций, катализируемых ферментами. Недавно открыты антиферменты ( антиэнзимы, или антизимы), представляющие собой белки ( или полипептиды), действующие как ингибиторы ферментов. К подобным веществам относятся, например, ингибитор трипсина, обнаруженный в соевых бобах, и сывороточный антитрипсин. Антизимы, вероятнее всего, образуют труднодиссоциируемые комплексы с соответствующими ферментами, выключая их из химических реакций. Иногда ингибитор является составным компонентом предшественника фермента, например пепсина ( см. главу 12), или входит в состав сложных комплексов ферментов, например в состав протеинкиназы и протеинфосфатазы, катализирующих процессы фосфо-рилирования-дефосфорилирования в живых организмах. Однако до сих пор не выяснено, являются ли подобные антиферменты истинными ингибиторами или регуляторными субъединицами, в частности, какова разница в назначении регуляторной ( R) субъединицы в составе протеинкиназы и ингибиторной ( I) субъединицы в составе протеинфосфатазы. [22]
Все это показывает, как широко используется ультрацентрифугирование при изучении нуклеиновых кислот и биосинтеза белка. Ультрацентрифугирование незаменимо также при все более расширяющемся изучении смежных проблем - в частности при изучении механизмов регуляции ферментативных реакций. Метаболические потребности клетки удовлетворяются, как известно, благодаря тонкой согласованности скоростей различных биохимических последовательностей. Такая согласованность возможна благодаря чувствительности аллостерических ферментов к изменениям концентраций отдельных метаболитов, что в свою очередь зависит от конформационных изменений, вызываемых соответствующим метаболитом и, очевидно, передающихся путем взаимодействия субъединиц ферментного белка. Успехи, достигнутые в изучении свойств аллостериче-ского фермента - аспартат-карбамоилтрансферазы, хорошо иллюстрируют большое значение ультрацентрифугирования - особенно когда оно используется в сочетании с другими методами анализа. Так, Герхарт и Шахман [5] показали, что этот фермент, представляющий собой глобулярный белок с молекулярной массой около 3 - Ю5, после обработки соединениями ртути распадается на субъединицы двух типов. Каталитической активностью обладают лишь субъединицы одного типа, в субъединицах же другого типа, не обладающих каталитической активностью, находится центр. С этой регуляторной субъединицей связывается 5-бромцитидин-трифосфат, о чем свидетельствует соответствующая картина седиментации. Позже Вебер [6] определил аминокислотный состав и N-концевые остатки субъединиц обоих типов и установил, что одна молекула фермента содержит четыре регуляторных и четыре каталитических субъединицы. [23]
Страницы: 1 2