2. Ферментная реугляция метаболизма (30 баллов).

В настоящее время расшифрованы следующие механизмы регуляции метаболизма микроорганизмов:

- регуляция конечным продуктом;

- регуляция путем обратимого фосфорилирования;

- регуляция посредством ковалентной модификации;

- регуляция аллостерических ферментов;

- регуляция в результате ограниченного протеолиза;

- регуляция белками – ингибиторами ферментной активности.

Регуляция конечным продуктом. Общий механизм биохимической активности у микроорганизмов заключается в ингибировании фермента, катализирующего новую стадию метаболического пути конечным продуктом этого пути по типу обратной связи. Механизм регуляции по принципу обратной связи раскрыт для многих вторичных метаболитов. В частности,для пенициллина регулирующим агентом является аминоцил-L-лизин.

Регуляция путем обратимого фосфорилирования. Основана на циклическом переходе ферментов. Катализирующих ключевые реакции катаболизма и анаболизма из фосфорилированных форм в дефосфорилированные. Присутствие фосфат ионов необходимо в среде для осуществления каталитических реакций распада углеводов,биосинтеза фосфолипидов, полифосфатов, нуклеиновых кислот. Во всех этих случаях ферменты, способные образовывать фосфорилированные формы, выполняют функции транспорта фосфата.

Регуляция посредством ковалентной модификации.

При ковалентной модификации происходит взаимопревращение двух форм ферментов путем ковалентного присоединения или удаления определенной функциональной группы: ацетила, адениловой или фосфорильной группы. Например, активность глутанатсинтетазы у многих бактерий регулируется через обратимое аденилирование и деаденирование.

Регуляция путем ограниченного протеолиза. Ограниченный протеолиз является одним из распространенных методов перевода неактивной формы белковой молекулы в форму, проявляющую каталитическую активность. При протеолитическом отщепления определенного участка молекулы высвобождается активный центр, изменяется его строение и т.д. Такой механизм широко распространен для клеточный протеаз. В ряде случаев ограниченный протеолиз обеспечивает подавление биологической активности ферментов.

Регуляция аллостерических ферментов. Основана на изменениях конформации фермента, ведущей к изменению его активности. Свойства аллостерических белков изменяются в результате присоединения специфической низкомолекулярной молекулы – эффектора. Аллостерические ферменты имеют, как правило, четвертичную структуру. Каждая субъединица имеет два разобщенных связывающих участка: каталитический и регуляторный (аллостерический), присоединение к которому эффектора изменяет конформацию каталитического центра, активируя или инактивируя его. У микроорганизмов широко распространен механизм регуляции, при котором метаболит действует как аллостерический эффектор, катализирующий либо его собственное превращение, либо образование продукта, находящегося далее в цепи.

Белки-ингибирты – являются одной из универсальных систем контроля метаболизма микробной клетки. Многие известные ингибиторы белковой природы имеют высокий уровень специфичности. В настоящее время наиболее изучены ингибиторы гидролаз. Это белки с небольшой молекулярной массой (около 10000 ед.), не содержат простетической группы. Белки – ингибиторы характеризуются высокой устойчивостью к протеолизу. Локализация их может быть как внутри-, так и внеклеточной.