Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_1 (1123309), страница 54
Текст из файла (страница 54)
6.7.2. Активация ферментов в результате кавалеитиой модификации В ряде случаев ферментатнвная активность изменяется в результате ковалентной модификации молекулы фермента. Прн процессах одного типа происходит активация неактивного предшественника фермента, зимогени, в результате действия пратеолитических ферментов", при процессах другого типа осуществляется модификация одного фермента другим, приводящая к ковалентному присоединению к модифицируемому ферменту небольшой группы.
8.7.2Л. Активация звмогеввв Некоторые ферменты, которые функционируют вне клеток 1в пищеварительном тракте или в плазме крови), синтезируются в виде зимогенов и активируются только после гидролиза одной или нескольких определенных пептидных связей. Примерами зимагенов являются трипсиноген и химогри~синоген, которые синтезируются поджелудочной железой и секретируются в тонкий кишечник, где происходит их активация; в результате образуются тринсин и химогрипсин. Фермент кишечника энтеропепгидази гидролизует в трипсиногене одну пептидную связь лизил — изолейцил (между остатками б и 7); в результате освобождаются трипсин и гексапептид, На рис.
8,14 показаны серии реакций, которые привалят к активации химотрипсиногена. Гидролиз трипсином одной пептпдиой связи в хпмотрппсииогене приводит к образованию активного п-хинотрипсина, который в результате аутогидралнза превращается в другую активную форму — Ь-химотрипсин. Несовершенный, лишь частично преобразованный активный центр в химотрипснногене при активации претерпевает неболь- и. клтллиз + — Тг ( )е Аеа 5ег сь —— АЬ 5 (аи ! — — Аеп Сув — — ~ СООН ХН, камее|уеееакеген къ ~ " т.
ту А(анН ~ — зиа СООН неокяьомриаеаамгл ту (5 5)е ! (змсООН С~5 — ! Ага миг ~ — Аеп СООН е(-хиаюаоааеин Рис. 8Л4. Схема активации хниотрипснногеца А. В результате 1ядрОЗпав Саявн Агн — )!с образуется зг-хнмотрнпсни. Затем следует опцсплспнс дипсптнда Бег — Агн, что приводит к образова11ИЮ б-химотрипсина; последний в результате освобождения дносптида Т)1г — Азп превращаетсн в а-хнмотрнпсин Нри осуществлении другого пути активации вначале в качестве промсьтуточного продукта образуется нсактивный нсохимотрнпсиногси. Далее прн действии трвпсипа образуется активный п-хнмотрнпснн, В то время как химотрнпсиноген образован одивй полипсктидной цепью, хкмотрипснн построен нз трех цепей, сосдипснвых днсульфндными связями (условво обозначены па схеме).
Тг — грипена, Сй — тнмотрнпснн (из работ Нсйрата, Дснюзля и сотр.). г — — тг (5-5), Ага ! 5ег 5 Ееа ! е — — СЪ Су5 — — ~ ! ьл(а т ем((е (5-5) „АгаСООН ! 1 ! ! — — Сй ~Ча 5 Ееа ~ — — Аеп Сзб — — ~ СООН н-аамомаипеия .А 3-к г г гвг-аз .А К, ФЕРМЕНТЫ. ! не структурные изменения, в результате чего формируется активный центр химотрипснна. Активация знмогенов происходит также при осуществлении ряда танко регулируемых процессов, например при свертывании крови (гл. 29) и свнзывании комплемента (гл, 30). 3.7.2.2.
Регуляция вктивиости февментов иутем коввлентиоа моднфиккции Ковалентная модификация ряда ферментов происходит не путем расщепления пептндных связей, а в результате ферментатнвной моднфикацин, приводящей к присоединению специфической группы к молекуле модифицируемога фермента. Примером группы ферментов, которые осуществляют подобную модификацию, являются прогеинклказьк фосфорилируютцие другие ферменты. Протеинкнназа скелетных мышц находится в форме неактивного холафермевта (молекулярная масса 160000), имеющего субъединичиую структуру КтСт, где К (молекулярная масса 48000) — регуляторная субъединица, а С (молекулярная масса 38000) — каталитическая субъединица. При наличии в среде небольших количеств 3;5'-циклического аденилата (сАМР) (гл.
10) фермент обратимо диссоцнирует, как показано ниже: к С + 2 к1ггр — Кс ( ЛМР) + 2С Присоединение сАМР к К-субъедяницам освобождает ранее прочно связанные С-субъединицы, которые могут далее катализнровать фосфорилирование белков н других ферментов. Например, гликогенсиигаза, катализирующая следующую реакцию: глин огевеввта за гюо~~ ~вгк, ~- пи может находиться в двух формах: фосфорилнрованной и нефасфорилированной. Протеинкиназа фосфорплирует (при участии АТР) нефосфорилированную форму 1 фермента, переводя ее в фосфорнлированную форму 1), у которой фосфорнлированы гидраксидные группы остатков серина. АТР + ( ) — ОН вЂ” + ЛОР + О) — Π— РОвег гннкогеи .иигявев (В) глнкогвнсинвввк (т) 1-форма гликогенсинтазы более активна, чем В-форма, однако П-форма является аллостернческим ферментом, активируемым специфическим эффектом — глюкоза-6-фосфатом.
Фосфорилирование и дефасфорилирование гликогенсннтазы играет ключевую роль в тонкой регуляции синтеза глнкогена; фосфорилированные 2«0 и. к ктализ и дефосфорилированные формы ряда других ферментов также имеют важное значение в деградации гликогена глнкогенфосфорилазой (гл. 15). В последующих главах встречаются и другпс примеры ковалентной модификации регуляторных ферментов. З.7.2.3. Регулвториый коитроль, осуигествляемый в результате белок-белковык взаимодействий Регуляция скорости при функционировании аллостернческпх ферментов достигается в результате кооперативного взаимодействия между субъединицами.
Некоторые ферменты, например такие, как протеинкиназа, вследствие определенных белок-белковых взаимодействий субъединиц находятся в неактивном состоянии. Другов пример участия белок-белковых взаимодействий в регуляции ферментативной активности встречается в случае лактозосинтазы— фермента, который функционирует на завершающей стадии синтеза лактозы в лантирующих молочных железах. Лактозосинтаза катализирует реакцию (ЛЭРгалактоза+ глюкоза » галактозил-Р1 » 4-глюкоза (лзктоза) +БОР Лактозосинтаза является, по существу, модифицированной с/ОР- галактоза: 1з'-ацегилглюказамин-галактозилтрансферозог1 — ферментом, который помимо молочной железы находится во многих тканях; этот фермент натализирует «надстройку» олигосахаридных простетических групп ряда гликопротеидов: (ДЗР-Оа! + С1с!ЧАс. ° .белок — Оа! р! 4-ИсХАс.
белок+ (!ОР В секреторных клетках лактирующей железы связанная с мембраной галаитозилтрансфераза взаимодействует с находящимся только в молоке растворимым белком а-лакгальбуминолг, образуя лактозосинтазу, катализирующую синтез лантозы. В результате этого взаимодействия субстратная специфичность трансферазы так изменяется, что глюкоза становится субстратом-анцептором. Глюкоза является плохим акцептором ('К от 1 до 2 моль/л) для исходной трансферазы, но становится хорошим субстратомакцептором (К =10 з моль/л) последней в присутствии а-лактальбумина.
См. литературу к гл. 9. Глава 9 ФЕРМЕНТЫ. ! 1 Субстратная специфичность. Увеличение скорости реакций. Активный центр и механизм действия От обычных химических катализаторов ферменты отличаются высокой субстратной специфичностью н каталитической зффектпвностью. Большинство ферментов действует лишь на небольшое число «своих» природных субстратов, которые превращаются в определенные продукты с поразительно высокими выходами. Специфичность ферментов обусловлена уникальными структурами их активных центров, которые обеспечивают не только эффективное связывание определенных субстратов, но и исключают нежелательное связывание разлнчных соединений, не являющихся субстратамп. Между активным центром и субстратом осуществляется сильное взаимодействие благодаря нековалентным силам; можно считать, что действие ферментов объясняется именно «притягиванием» субстрата к активному центру„ в котором субстрат претерпевает уникальные структурные превращения.
Будучи высоко- специфичной, ферментативная реакция протекает в 10« †!Ом раз быстрее, чем спонтанная некатализируемая реакция в водном растворе. В данной главе рассмотрены общие аспекты субстратной специфичности, предполагаемые механизмы, обеспечивающие значительное увеличение скоростей реакций, природа активных центров и механизмы денствия некоторых ферментов, структурно-функциональные характеристики которых были изучены достаточно детально, что позволило постулировать весьма обоснованные механизмы.
Поскольку перечисленные вопросы слишком обширны. иллюстрация общих принципов осуществляется с помощью только отдельных примеров. В то же время исключительно интересные химические превращения, осуществляемые при действии ферментов, неоднократно рассматриваютсн в последующих главах. 9.1. Субстратная специфичность ферментов При изучении специфичности ферментов используют ряд соединений, структуры которых имеют определенные систематпче- 282 !ь клтллиз () С=О 1 НН,+ Нн О 1 11 н с — (сн 1 — сн — с — ын а-бензели-Ылнзинамид С=О нн!2 НХ О 1 11 1 11 н,н — с — ын — (сн,),— сн — с — ньгз сс-бензоил-ь-аргининамид '2 ХН,+ НХ О 11 1 нем — с — !нн — (сн,),— сн — 1 — ннз ННз'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
