Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 18
Текст из файла (страница 18)
в то время как для глюкозо-1-фосфата Ксож10 ммоль/л. Когда мышца сокращается, концентрации АТР н глюкоза-6-фосфата быстро уменьшаются и концентрация АМР возрастает, т. е. созда. ются условия, которые позволяют проявление активности фосфоРилазы Ь. Действительно, у мышей 1-п1тамма, недостаточных по киназе фосфорялазы Ь ( 0,3Ь/а нормы) и вследствие этого обладаю1ппх лишь ограниченной способностью превращать фосфорпл,азу Ь в фосфорилазу а, не наблюдается истощения мышечного гликогепа при мышечной нагрузке. Однако почти взрывоподобнос увеличение скорости гликогенолиза спустя несколько минут после мышечного сокращения становится возможным у нормальных животных путем превращения фосфорилазы Ь в фосфорилазу а при участии киназы фосфорплазы Ь.
15.3.5. Кииаза фосфорилазы Ь Фермент скелстной мышцы (мол. масса 1,33 10о) содержит трп различные субъедпиицы: Л, В и С (мол. масса 118000, 108000 и 41000 соответственно). Предполагают, что имеется субъедяничная структура АЬВЬСЬ, но точная роль каждой субъсдиницы неясна. С-Субъединица, возможно, несет каталитический центр, поскольку переваривание киназы трипсином, приводящее к значительной деградации субъедпняц А и В, не сопровождается утратой фермеитатпвной активности. Киназа фосфорилазы Ь регулируется двумя основными механизмами.
В покоящейся мышце (Саа+1 очень низка, и киназа, нмеюшая абсолютную потребность в Са" (К'" ' =0,2 мкмоль/л). практически неактивна. В ответ на нервный импульс, приводящий к сокрашению мышцы и глпкогенализу, Са'с выходит пз саркоплазматической сети (гл, 36) в саркоплазму, где в результате создается (Сао+) =0,3 — 20 мкмоль/л; эта равносильно сигналу киназе для превращения фосфорилазы Ь в фосфорилазу а, сигналу к инициации гликогенолиза, как это представлено в следующих реакциях: Россо» Ф сассвсвввР Ь Исрооао омулоцов ослов Сас+ Рросфоросааа Ь вЂ” в фосфоралааа и 11) ФРРФРРолввс а с „.„ и!. метАБолизм зпинефрин ззенилвюциклвза Атр сАМР И,(сАМР), из сз сз пивпеинкинвза пзоюеиннинзза [вкюивнвп) (невюпиензп) невкюивнраввннвя «инвзв акюиеираваниая фосфорипвзв Фасфсрнввзю )вюсонвп К в ) кинвзы )нивке» К,сз ) м Чюсфвювзе АТР АВР Р, Фоорсрилвзв в фоюреюазе фосфорилвзз а 1АМР-зввисиювс) л~ [АЫР-ззвисиюяп) Гп ейнниц глюкоза) Гл- ! езиниц глюксзну + глюкоза-ьфосйаюз Рвс.
)5.4. Схематкческое изображение цикла активации и дезактивации гликогенфосфорплазы в скелетной мышце. Нв каждом более низком уровне цикла активации число учвствуюших молекул возрастает по крайней мере на одни порядок. Второй регуляторный механизм заключается в активации киназы фосфорилазы Ь под.действием ЕЛМР-зависимой протеиикииазы (равд. 11,2.1). сАМР-взввсвиаа Незктиввроввнввя шпаза фосфорилвзы Ь+ лАТР 3 прозеннквнззв — и актнввровзнная кииаза фо форилазы Ь+лА))Р К~'взфосфорилированной активной кииазы ниже,чем нефосфорилнрованной формы. Лдреналин активирует аденилатциклазу (равд.
10.3), что приводит к образованию сЛМР, который активирует протеинкиназу; последняя в свою очередь активирует киназу фосфорилазы Ь, «запуская» тем самым гликогенолиз (рис. 15.4). Гликоген также является мощным активатором кнназы фосфорилазы Ь и может способствовать регуляпии активности (см. ниже). ИЬ МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. и Протеинкиназа, которая содержит регуляторную (й) и каталитическую (С) субъединицы (гл.
8), активируется сАМР, причем комплекс Мд-АТР влияет на эту активацию. Показано, что Мц-АТР„ один из субстратов для С-субъединиц, связывается с активным центром этих субъединиц во время фосфорилирования киназы фосфорилазы б. Вместе с тем Мц-ЛТР связывается еще более прочно с неактивной протеинкиназой ЙВСь чем с С-субъединицами, и поэтому комплекс ВВСВ-(Мц-АТР)д должен подвергнуться диссоциации для того, чтобы сАМР мог связываться с регуляторной субъединнцей Й и произошла бы активация фермента; очевидно, процесс активации протеинкиназы включает следующие реакции: — ВМВ-лтР +2сАМР с.с~сассэ.
сс сс смс, +лс +Хмх-ЛтР Высокое сродство Мц-ЛТР к ВВСВ имеет значение для предотвращения активации протеинкиназы в результате связывания Мд-АТР с С-субъединицами. Более того, концентрация КВСВ в мышце приблизительно равна обычной 1сЛМР), в результате чего кажущаяся Лс для активации киназы за счет сАМР оказывается на самом деле более высокой, чем измеряемая (п ч((го. сАМР-Зависимая протеинкиназа быстро фосфорилирует В-субъединицу киназы фосфорилазы 5 и несколько медленнее— субъединицу А.
Именно благодаря фосфорилированию субъединнцы В увеличивается активность кпназы фосфорилазы Ь; последующее фосфорилирование субъединицы А трансформирует фермент в такую форму, в которой фосфорилироваиная субъединица В становится эффективным субстратом для фосфатазы киназы фосфорилазы (см. ниже). В самом деле, полностью фосфорилированный фермент ииактивируется под действием фосфатазы в !00 раз быстрее, нежели частично фосфорилированная форма. 16.3.6. Фосфатазы в гликогеиолизе Как показано на рис. 15.4, дефосфорилирование фосфорилазы а и активированной киназы фосфорилазы 5 составляет один из главных механизмов регуляции гликогенолиза.
Из скелетной мышцы в очищенной форме были изолированы две фосфатазы, называемые фосфопротеидфосфагаза 1 и П (мол. масса 30500 и 34000 соответственно); оба фермента могут дефосфорилировать как фосфорплазу а, так и глнкоген-синтазу Р (см. ниже). Эти ферменты представляют собой фосфатазы фосфопротеидов довольно широкой специфичности, поскольку к субстратам их действия относятся фосфоказеин, фосфогистон и фосфо-ТИ-1-субъединица тропони- пи метАБОлизм на (гл.
36). Значения К„для фосфогистоиа и фосфоказеина и 3 — 15 раз превышают значения К для фосфоферментов мышцы. Мало известно относительно регуляции активности этих ферментов. Однако показано, что дефосфорилирование фосфорилазы а, частично очищенной фосфатазой, ингибируется гл1окозо-1-фосфатом, Р; и АМР и стимулируется глюкозо-6-фосфатом и глюкозой. Механизм активации или иигибирования под влиянием этих эффекторов неясен. Еще одна фосфопротеидфосфатаза, которая действует на киназу фосфорилазы Ь и гликоген-синтазу Е1 (см. ниже), ингибируется гликогеном, когда субстратом служит киназа.
Ионы металлов также требуются для дефосфорилирования киназы, содержащей только фосфо-В-субъеднницы (см. выше), но не нужны для дефосфорилирования киназы, содержащей обе фосфорилированные субъединицы А и В. 15.3.7. Процесс расщепления связей в местах ветвлении; продуцирование глюкозы Благодаря объединенному действию активированной фосфорилазы и фермента, расщепляющего связи в местах ветвления (рис.
15.3), происходит деградация гликогена до глюкозо-1-фосфата и свободной глюкозы (выход последней -8%). Фермент„ расщепляющпй связи в местах ветвления, в меньших количествах присутствует в скелетной мышце, нежели другие ферменты системы гликогенолиза, и может оказаться лимитирующим скорость компонентом. Этот фермент (мол. масса 114000), состоящий из двух типов субъединиц и наиболее активный при рН -4, в больших количествах содержится в лизосомах.
По мере исчезновения эпинефрина из мышцы скорость фосфоролнза гликогена замедляется и процесс останавливается. Действие аденилатциклазы тогда прекращается, сАМР гидролизуется при участии фосфоднэстеразы, и вслед за от~цеплением фосфата от активированной формы кииазы фосфорилазы поддействием фосфопротеидфосфатазы наступает активное поглощение Са'~ везикулами саркоплазматической сети. Если клетка не испытывает недостатка АТР, то происходит накопление глюкозо-б-фосфата, а затем глюкозо-1-фосфата; последний используется в синтезе (Л)Рглюкозы (см. ниже). 15.3.8. Синтез гликогена в скелетной мышце Непосредственным предшественником в синтезе глнкогена является уридиндифосфатглюкоза, образующаяся благодаря действию дридиндифосфатглюкозопирафосфорилазы, как показано ниже.
Представленная схема, объясняющая механизм реакции. при- са метанол нзи углеводов. и 627 годна и для описания обращения процесса синтеза; однако такое обращение процесса ие имеет биологического значения. О !! нн сн ! !! О=С СН НОСН О О О !! !! !! НΠ— Р— Π— Р— Π— Р— О— ! ! + он он он ! Оома Н ОН он он орндинснрнсроосрасн со-В-глюноао-ьсроосранс .с. ны СН ! ОС СН НОСН О О $ !! — Р— Π— Р— О— ! ОН ОН Н ОН он он уриаиизнясаосралс ! Порглюноаа] РРс происходит нз терминального пирофосфата молекулы уридннтрифосфата. Поскольку одна пирофосфатная связь разрывается и заменяется новой пирофосфатной связью, реакция должна быть свободно обратимой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
