Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Однако происходящее в физиологических условиях гидролнтическое расщепление РРс пнрофосфатазой !равд. 10.3) фактически приводит к необратимому синтезу 1111Рглюкозы. Необходимый для зтого процесса глюкозо-1-фосфат образуется нз глюкозо-6-фосфата в ходе фосфоглюкомутазной реакции. Специфические контрольные механизмы длн фермента млекопитающих, представляющего собой октамер из единиц с молекулярной массой -50000, неизвестны. 628 иь метаволизм 18.3.8.1.
Ганкогнн-сннтааа Синтез цепи амилозного типа в гликогене при участии гликоген-синтазы может быть изображен следующим образом: (Л)Рглюааэа+(глюкоза)н ч=~ (глюкоза)„+ +Н>Р Изменение свободной энергии на глюкозный эквивалент в этой реакции составляет около — 3200 кал/молил равновесие поэтому сдвинуто в сторону синтеза гликогена, который происходит в 250 раз быстрее, чем обратный процесс. Фермент нс способен синтезировать гликоген непосредственно из Ш)Рглюкозы; глюкозная единица последней должна быть перенесена на предсуществующую акцепторную полиглюкозную цепь, а именно на гликоген. Однако амилоза, амилопектин или даже глюкоза могут также служить акцепторами, но при столь высоких концентрациях (К"'" 'н' =1 мол(л), что эти сахара не могут иметь физиологического значения.
В этом смысле фермент животных отличается от глпкогенсинтазы из Е. сой, которая легко утилизирует в качестве акцепторов олигосахариды, даже такие небольшие, как мальтоза. Происхождение молекул гликогена все же представляется неясным, если учесть слабую акцепторную способность глюкозы и олигосахаридов, в которых остатки глюкозы соединены а-1,4-гликозидной связью. Предполагается, что гликоген представляет собой гликолротеид, который содержит (1о)а белка по массе, и что образуемая в долихолфосфатзависимом процессе (разд. 15.8.3) полиглюкозная цепь встраивается в белок.
Действительно, инкубацня микросом печени с (Л)Рглюказой и долнхолфосфатом сопровождается значительным включением гл1окозы в эндогенные акцепторы неизвестной структуры и функции. Более того, изолированный и очищенный гликоген никогда не бывает совершенно свободным от следов белка. Плотноупакованпая разветвленная структура, характерная для гликогена, есть результат действия амило-(1,4 — н.1,6)-трансгликозилпзы. В печени, мышце и мозге этот гликогея-ветвяи(ий фермент (отличный от описанного ранее фермента, раси(епляюи(его связи в местах ветвления) отщепляет с растущих В-цепей фрагменты из шести или семи глюкозных единиц, соединенных а-1,4-связью (рис.
15.1), и переносит их иа 8 — 12 единиц дальше с образованием а-1,6-связи (рис. 15.5). Именно специфичностью этого фермента определяется плотная упаковка ветвей гликогена, как зто выясняется при сравнении с действием ферментов, ответственных зв ветвление при синтезе амилопектииа в растениях. Две взаимопревращающиеся формы гликоген-синтазы отличаются по потребности в глюкозо-6-фосфате как эффекторе. Гликоген-синтаза 1 (независимая от глюкозо-6-фосфата) и гликоген-синтаза П (зависимая от глюкозо-6-фосфата) представляют собой 1а.
метлиолизм уГлеВОдОВ. и 621Ь / l \ Рис. 15.6. Действие амило-(1,4 — »1,6)-трансгликознлазы. К вЂ” главная часть молекулы гликогеиа; каждый кружок соответствует глюкозной единице. Темные кружки означают глюкозную молекулу, альдегидный углерод которой перенесен от 1,4-связи к 1,а-связи. нефосфорилированную и фосфорилированную формы синтазы соответственно. Взаимопревращенне этих двух форм осуществляется непосредственно той же самой сАМР-зависимой протеинкнназой, которая также превращает неактивную киназу фосфорилазы Ь в. активную киназу фосфорилазы Ь (разд. 15.3.4), и фосфопротеидфосфатазой, которая также действует на фосфорилазу а (равд 15.3.4).
Реакции взаимопревращения таковы: »АМР-Завес»ив» гликаген сиитазз 1+ АТР— ~ гликоген-сиитаза О++ лА1»Р поев»ива»ввез фо*фоиоотевдн+н,о, „„нН н, фоефатавз Точное количество включаемого фосфата не установлено, но, вероятно, может достигать шести фосфатных групп на молекулу синтазы. Следует отметить, что одни или более остатков серина из числа подвергшихся фосфорилированню находятся в той же.
аминокислотной последовательности, как у гликоген-фосфорилазы (равд. 15.3.4) . Эти взаимоотношения схематическя иллюстрируются схемой,. приведенной на рис. 15.6, где отчетливо видно, что киназы путей. гликогенолиза и синтеза гликогена находятся под контролем единственного эффектора — сАМР. и1. метлнолизм злинзфрни аденклатцннлазв АТР+ неактивираван- наи кнназа Фослю- риивзы глкноген-гннтаза и сАМ) завнсниав крокиннкиназа Ддр+акюнвнра- ввннвя киназа фосфорнзвзк (Фсспюрилнровзназз) фосфарнлаза Ь Фосфорилаза а глюкоза-1-фссфаю Гликогвн-сикзпззв 1 ипнрлас кипр гликман гин иеген [н-! единиц глюкозы) (и единиц глкязоиз) (кз1 единиц глюкозы) Рис. )5.6.
Схез1а ряда сопряженных реакций н скелстной мышце, снилетельстауюзцих о сушестнонаани взаимной зависимости н регуляции глииогенолиза и синтеза гликогена при стимуляции ахенилатциклазы зпинефрином. Синтаза скелетной мышцы — тетрамер из субъединиц с мол. .'массой до 85000. Аналогично гликоген-синтазам из других ис.точников этот фермент тесно связан с частицами гликогена.
По.добно гликоген-фосфорнлазе, синтаза контролируется как аллостерпчески, так и путем фосфорилирования, но последствия фосфорплиравапия для активности обратны тем, которые наблюдаютси для фосфорнлазы. В покояшейся мышце фермент находится в нефосфорилированной, активной форме; в сокращающейся мыш.це фермент фосфорилирован и почти нсактнвен. В присутствии достаточно высокой концентрации глюкозо-6-фосфата фосфорилировапная форма проявляет почти полную активность.
Активация сннтазы з) глюкозо-6-фосфатом приводит к значительному снижению К для обоих субстратов этого фермента Степень активации глюкозо-б-фосфатом, однако, значительно варьирует в зависимости от степени фосфорилирования сннтазы, как показано для фермента мышцы кролика на рнс. 15.7. Так, прн низких концентрациях глюкозо-6-фосфата высокофосфорилнрованные формы фермента практически неактивны, в то время как при этих же концентрациях отмечается выраженная активация !3. МетлБОз!изм углеводов.
и Рис. 16.7. Активность гликогсн-синтазы как функция степени фосфоризировавия синтазы и концентрации глюкозе-6-фосфата. Активность измеряля при постоянной (ИЭРглюкоза) = 0,2 нагель(л; [глюкозо-6-фосфат) вариировалась, как показано на рисунке 10 — 6 ммольг1л). (йоасз Р. А, 1.аглгг Д, Л. В!01. С1!еп!., 261, 1921, 1976.) 0.7 0,6 О,з й ОЛ Е О,З с О.! 0 1 2 3 4 СоБеозсвнне Чюоаыла а %000 г сннюааы, моль синтеза гликогена после дефосфорилирования сннтазы 11. АТР, А()Р, АЧР, 1ЛЭР и Рг ингибируют синтазу и способствуют регуляции ее активности, но эффективность этих ипгибиторов также колеблется в зависимости от степени фосфорилирования фермента; так, все они становятся более сильными ингнбиторамн при увеличении степени фосфорилирования. На рис.
15.8 схематически представлены эффекты активаторов и ингибиторов в виде функции от степени фосфорилироаания глнкоген-синтазы. Совершенно очевидно, что фосфорилирование гликоген-синтазы и фосфорилазы совершается при одних условиях, дефосфорилирование — при других, и притом в каждом случае с противоположным эффектом. Синтаза более активна в своей дефосфо-форме, в то время как фосфо-форма может быть активирована аллостерически глюкозо-б-фосфатом; фосфорилаза активна в фосфоформе, в то время как дефосфо-фермент может аллостерически активироваться АМР.
Имеющиеся данные показывают„что фосфатазы, дефосфорнлируюшие гликоген-синтазу В,— это те же ферменты, которые дефосфорилируют киназу фосфорилазы Ь (разд. 15.3.5). Однако фосфатаза (ы) гликогснспетазы 11, по-видимому, подавляется гликогеном, поскольку существует обратная зависимость между концентрацией гликогена в мышце и процентом синтазы в форме 1. Гликоген, кроме того, сильный активатор кнназы фосфорилазы Ь. (разд.
!5.3.5), что свидетельствует об участии глнкогена, как та- П1. МЕТАБОЛИЗМ 632 нового, в регуляции своего собственного синтеза и расщепления (см. приведенную ниже схему). ОРРглилсэа и глииогеи Р. глииогаи-синтэъа Р— ~ глииогеи-синфаэа 1 фоиаееиаа 0 глииогеи + 00Р О+ Р; / еенеи Еффеилии 1 глфиаэо -1- фосФа1л Таким образом, когда снижается концентрация гликогена в -мышце, синтез гликогена стимулируется путем снятия ингибирования с превращения 0-формы синтазы в 1-форму н путем ослабления активации киназы фосфорилазы Ь. Когда уровень гликогена возрастает, вступают в силу обратные взаимоотношения.
Возможно, что эти взаимоотношения следует связать с набл1одением о прекращении синтеза гликогена при повышении его концентрации выше, чем это бы соответствовало 1тс-ному раствору, т. е. именно той концентрации, которая найдена в хорошо упитанной, покоящейся мышце. При наличии некоторой активности кнназы фосфорилазы Ь повторное фосфорилирование гликоген-синтазы 0 должно способствовать прекращению дальнейшего синтеза гликогена, поскольку в присутствии значительных концентраций глюкозо-6- фосфата и АТР, и Р1 (при тех концентрациях, в которых они найдены в покоящейся мышце) представляют собой выраженные ингибиторы синтазы 1). Под влиянием адреиалнпа и мышце, следовательно, происходит активация фосфоролиза гликогсна и прекращение синтеза гликогена (рвс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
