Lenindzher Основы биохимии т.1 (1128695), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Хотя ло сих пор точно не известно во всех деталях. как функционирует хнмотрнпсин, механизм его действия мы понимаем лучше. чем механизм действия любого другого фермента. Рентгеноструктурные исследования выявили еще одну важную особенность механизма действия ферментов, а именно возникновение конформационных изменений в молекуле фермента в процессе присоелинения к ней субстрата и последующего их взаимодействия. Яркий пример этого-гексокиназа (разд. 9-3), ката- лизирующая фосфорилирование О-глюкозы в реакции с АТР. Как описано в дополнении 9-4, Г, присоединение относительно небольшой молекулы глюкозы к активному центру гексокнназы приводит к сближению полипептидных цепей двух субъединиц, которые, как клещи, захватывают молекулу глюкозы и подготавливают ее для атаки со стороны молекулы АТР.
По-видимому, при такой индуцированной «подгонке» конформацииферментак структуресубстрата молекула глюкозы деформируется и ее структура приближается к структуре переходного состояния. 9.17. В фермевтпых системах есп «дирижер», роль которого выполняет рез улагориыи фермент Ферменты, осуществляющие в клетке различные метаболические процессы, например превращение глюкозы в молочную кислоту в скелетных мышцах или синтез аминокислот из более простых предшественников, организованы в виде последовательных цепей или систем, в которых они действуют согласованно.
В таких ферментных системах продукт реакции, катализируемой первым ферментом, становится субстратом для следующего фермента и т.д. (рис. 9-17). Мультиферментные системы могут включать 15 и более ферментов, действующих в определенной последовательности. В каждой ферментной системе есть хотя бы один фермент, выполняющий роль «дирижера», который задает скорость всей последовательности реакций, так как он катализирует лимитирующую стадию, т.е.
самую медленную реакцию, определяющую скорость все~о процесса в целом. Такие ферменты-«дирижеры» не только выполняют каталитическую функцию, но н обладанп. способностью повышать или понижать свою катализическую активность в ответ на определенные сигналы. Благодаря действию подобных ферментов скорость каждой последовательности метаболических реакций постоянно изме. ГЛ. 9. ФЕРМЕНТЫ 257 Рнс.
9-77. Схематвчссвоеиховреиение мулвтиферментной системы, осуществлаыщей превращение А в Р в холе четырех послецователъных ферментативных реакций. няется, почти мгновенно приспосабливаясь к изменяющимся потребностям клетки в энергии и играюших роль строительных блоков молекулах, необходимых для роста и обновления клеток. В большинстве мультиферментных систем фермент-идирижер» катализирует первую реакцию такой последовательности. Остальные же ферменты, присутствующие, как правило, в количествах, которые могут обеспечить очень высокую каталитическую активность, просто подчиняются указаниям идирижера»; катализируемые ими реакции ускоряются лишь прн поступлении достаточного количества с)бстратов, образующихся в качестве продуктов предшествующих реакций. Такие ферменты-идирнжеры», активность которых изменяется под воздЖ- станем молекулярных сигналов разных типов, называются рвгуляторными.
Сушествуют два основных класса регуляторных ферментов: ацлостернческие, г.е. ферменты, ре~улируемые нековалентно связанными с ними модуляторами, и ферменты, регулируемые путем их ковалентной модификации. 9 — 767 9. 18. Аллостерические ферменты регулируются путем нековалентного присоединения к ним молекул модуляторов В некоторых мультиферментных системах первый (регуляторный) фермент отличается характерной особенностью: ан интибнруется конечным продуктом мультиферментной системы.
Как только концентрация конечного продукта такой последовательности метаболическвх реакций превысит его обычную стационарную концентрацию, т.е. он будет произведен в большем количестве, чем нужно клетке, конечный продукт начинает действовать как специфический ингнбитор первого, или регуляторного, фермента. В результате функционирование всей ферментнай системы в целом замедляется, для того чтобы вновь привести скорость выработки конечного продукта в соответствие с потребностямн клетки.
Регуляция такого типа называется ингибированиеы ио принципу абротиои связи или ретроиигибираванием. Классическим примерам подобного аллостерического ингибнрования может служить бактериальная ферментная система, катализируюшая превращение 1.-треонина в 1.-изолейцин — процесс, включающий пять ферментативных реакций (рис. 9-1 8). Эта система относится к числу тех ферментных систем, в которых впервые было обнаружено ингибирование по принципу обратной связи. Фермент, катализирующий первую реакцию указанного процесса, треониндвгидратаза, ингибируется продуктом последней реакции — нзолейцином, выстунаюшим в качестве высокоспецифического ингибитора. Ни один из промежуточных продуктов этой цепи реакций не ингнбирует треоннндегцдратазу, и ни один лругой фермент цепи не ингнбируется изолейцнном.
Ингибировавие по принципу обратной связи-это один из нескольких известных типов аллостерической регуляции. Ингнбнрование треониндегцдратазы изолейцином обратимо;при повышении концентрации изолейцина активность фермента возрастает. Таким образом, чдсть 1. БиОмОлекулы соон,й-с — н 1.-треании н — с — он ! сн, , — -Ь~вг ЗРЕГВЩН- (г ! дегидрата- А )к, ! 1 1 С ~гч П ~гя соо ! 1 Нзы — С вЂ” Н вЂ” Н вЂ” С вЂ” СН, 1;изолойцнв СНг ! СН, Рис.
9-18. Ингибирование по нриннипу обратной связи процесса превращения 1:треоиипа е (.-изалейпин, происходящего в ходе пяти послеловательных реакций, хатализируемых пятьюферментами(Е, Егь через образование четырех промежуточных пролуктов А, В, С и О. Первый фермант, треониилстидратаза (Е, 1, специфически ингибируется Е-изолегнгинам — конечным продуктом всей послал она гель ности реакций, но иеингибирустая нн одним ю промежуточных «ген«пений (А, В, Г и О1. такое иш ибироеапне обозначено пунктирной лианой и красной полгккой, пересекающей стрелку.
указывающую направление реакции, каталнзируемой треаннндегидратазай. треониндегилратазная активность очень быстро и обратимо изменяешься в зависимости от концентрации изолейцина в клетке. Хотя нзолейпин представляет собой весьма специфический ингибитор треониндегилратазы, он не связывается с субстратным центром фермента. Вместо этого молекула изолейцина присоединяется к другому специфическому участку на поверхности молекулы фермента, который называется регу.т- Катал итичесиая аубьедивнца регуляторная аубьелиница Неактивный фермент Активный фермент аубатрОт ный комплекс Риа 9-19. Схематическая модель взаимодействия межлу субьединнцами аллостсрнческпг о фермента. У многих аллостерических ферментов центр связывания субстрата и нснтр си аз ывпи на модулятора располшкеиы а разнык субьединнцах соответственно катапитнческой (С1 и регулнторной (К1.
чсообщениеа о присоединении положительного модулятора М к его специфическому центру в регулятарнай субьслинипе передается посредатвом камфор мапнонных изменений катал итичсской субьелииицс.катораястановитоя активной иве сродс ~ во к сензывающемуся с ней субстрату 8 повышаетап.
После отлсления малулятора М от регуляторной субьединипы фсрмегп вновь псрсходиз в ясак гинную или менее активнуго форму. торным центром. Взаимодействие изолейцина с регуляторным центром треониндегидратазы не сопровождается образованием ковалентных связей и потому легко обратимо. Треониггдегидратиза-типичный представитель класса аллоггггеригггских, или регуляторных, 4ермгитоя, которые осуи(ествляют свои 4ункции путем обратимого некоаалентного связывания с молекулой модулятора.
Термин «аллостерический» происходит от греческих слов айо и угегеол, означающих соответственно «друг ой» и «место» (нли «участоюг(. Аллостерические ферменты-это ферменты, имеющие «другие центры». По своим свойствам аллостернческне ферменты значительно отличаются от простых перез уляторных ферментов, ГЛ. Я ФЕРМЕНТЫ 259 описанных выше в этой главе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
