Аллостерический фермент

Cтраница 4

Описание кинетики процессов, происходящих в многоцентровых молекулах ферментов, в которых наблюдаются кооперативные взаимодействия центров, очень сложная задача. Такие ферменты иногда называют аллостерическими ферментами. [46]

Схема действия ал-лостерического ингибитора. [47]

Еще одна интересная особенность обнаружена у ал-лостерических ферментов. Все исследованные к настоящему времени аллостерические ферменты обладают четвертичной структурой, их молекулы состоят из нескольких субъединиц. Гемоглобин, о котором уже было рассказано ( стр. [48]

Некоторые аллостерические активаторы и ингибиторы фосфофрук токиназы. [49]

Вторым регулируемым этапом гликолиза является пируваткиназная реакция. Пируваткиназа также принадлежит к числу аллостерических ферментов. Этот фермент встречается по меньшей мере в трех изоформах ( разд. При высоких концентрациях АТР кажущееся сродство пируваткиназы к фосфоенолпирувату сравнительно невелико и соответственно невелика скорость пируваткиназной реакции при обычных концентрациях фос-фоенолпирувата. Пируваткиназу ингиби-руют также ацетил - СоА и высокомолекулярные жирные кислоты-соединения, играющие важную роль в качестве топлива для цикла лимонной кислоты. [50]

В постсинаптической мембране мионеврального соединения установлена высокая концентрация ацетилхолинэстеразы ( АХЭ) - фермента, катализирующего гидролиз АХ. Шанже и соавторы рассматривают АХЭ как аллостерический фермент, содержащий каталитические и регу-ляторные центры. Предполагается, что в рецепторной мембране присутствует система, состоящая из макромолекулярного рецептора АХ, способного узнавать ацетилхолин и влиять на селективный транспорт катионов, стимулированный связыванием АХ. [51]

Отличительной особенностью ряда аллостерических ферментов является наличие в молекуле олигомерного фермента нескольких активных центров и нескольких аллостерических регуляторных центров, пространственно удаленных друг от друга. Получены доказательства, что для субстрата аллостерические ферменты, помимо активного центра, содержат и так называемые эффекторные центры; при связывании с эффекторным центром субстрат не подвергается каталитическому превращению, однако он влияет на каталитическую эффективность активного центра. Подобные взаимодействия между центрами, связывающими лиганды одного типа, принято называть гомотройными взаимодействиями, а взаимодействия между центрами, связывающими лиганды разных типов-гетеротропными взаимодействиями. [52]

Для аллостерических ферментов соотношения между концентрацией субстрата и скоростью реакции отличаются от соотношений, отвечающих классическому уравнению Михаэлиса-Ментен, причем характер этих различий зависит от того, подчиняется ли фермент действию ингибирующего или активирующего модулятора. Хотя на сигмоид-ной кривой насыщения субстратом для аллостерических ферментов мы можем найти точку, в которой скорость реакции равна половине ее максимальной скорости, эта точка не соответствует величине KM, поскольку поведение аллостерических ферментов не описывается гиперболической зависимостью, вытекающей из уравнения Михаэлиса-Ментен. В данном случае вместо символа Км используют символы [ S ] 0 ] 5 и К0 5, обозначающие концентрацию субстрата, при которой скорость реакции, катализируемой аллостерическим ферментом, равна половине ее максимальной скорости. [53]

Мутантов, у которых изменена чувствительность какого-нибудь аллостерического фермента к эффектору, можно также выделять с помощью совершенно иного принципа, а именно как ревертантов к ауксотрофии. При этом поступают следующим образом. Сначала выделяют мутантов с дефектом регуляции, ауксотрофных в отношении метаболита, который хотят получить как конечный продукт, накапливающийся в среде. Затем среди этих ауксотрофных мутантов отбирают таких, у которых неспособность к синтезу данного метаболита обусловлена дефектом в аллостериче-ском ферменте соответствующего пути биосинтеза. После этого из полученной мутантной популяции выделяют прототрофных ревертантов, которые не нуждаются в этом конечном продукте, так как сами спо-собнц его синтезировать. Среди ревертантов отбирают тех, которые выделяют нужный продукт в среду. Их можно выявить биоавтографическим методом ( разд. [54]

Биосинтез изолейцина из треонина у Е. coli. Первая реакция этого биосинтетического пути ингибируется его конечным продуктом-изо лейцином. Это один из первых изученных примеров аллостерического ингибирова-ния по типу обратной связи. Валнн способен устранять или предотвращать ингибирующее действие изолейцина. [55]

Наиболее чувствительный тип регуляции синтеза аминокислот-это аллосте-рическое ингибирование первой реакции биосинтетического пути конечным продуктом данной последовательности реакций ( разд. Первая реакция биосинтетического пути обычно необратима и катализируется аллостерическим ферментом. На рис. 22 - 8 аллостериче-ская регуляция показана на примере синтеза изолейцина из треонина, о котором мы уже говорили ранее ( разд. Конечный продукт - изолейцин - действует как отрицательный модулятор первой реакции этого пути. Такого рода аллосте-рическая, или нековалентная, модуляция синтеза аминокислот обеспечивает у бактерий быстрый ответ на изменение ситуации. [56]

У прокариот в этой реакции используется преимущественно свободный аммиак, в то время как в клетках животных ЦТФ-синтетаза катализирует включение амидной группы глутамина в 4 - е положение пиримидинового кольца УТФ. Следует отметить, что образующийся ЦТФ служит отрицательным эффектором регуляторного аллостерического фермента ас-партаткарбамоилтрансферазы, ингибируя по типу обратной связи начальную стадию биосинтеза пиридиновых нуклеотидов. АТФ предотвращает это ингибирование. [57]

Взаимодействие алло-стерического фермента с субстратом и эффекторами ( схема. [58]

Подобные типы ингибирования конечным продуктом и активирования первым продуктом свойственны аллостерическим ( регуляторным) ферментам, когда эффектор, модулятор, структурно отличаясь от субстрата, связывается в особом ( аллостерическом) центре молекулы фермента, пространственно удаленном от активного центра. Следует, однако, иметь в виду, что модуляторами аллостерических ферментов могут быть как активаторы, так и ингибиторы. Часто оказывается, что сам субстрат оказывает активирующий эффект. Ферменты, для которых и субстрат, и модулятор представлены идентичными структурами, носят название гомотропных в отличие от гетеротропных ферментов, для которых модулятор имеет отличную от субстрата структуру. [59]

Что же касается сигмоидной кривой для аллостерического фермента, показанной на рис. 9 - 21 4, то она похожа на кривую связывания кислорода гемоглобином ( разд. Действительно, мио-глобин и гемоглобин можно рассматривать как удобные модели для сравнительной интерпретации поведения обычных и аллостерических ферментов. Мио-глобин имеет только один центр связывания для своего лиганда ( кислорода) и одну полипептидную цепь; для него характерна гиперболическая кривая насыщения кислородом. Подобно миогло-бину, многие нерегуляторные ферменты также имеют только один центр связывания для своих субстратов и одну полипептидную цепь; их поведение описывается гиперболической кривой насыщения субстратом. [60]

Страницы: 1 2 3 4