Филиппович Ю.Б. - Основы Биохимии

Наконец, в четвертых, биосинтез углеводов в значительной мере зависит

от нуклеинового обмена. Эта зависимость выражается в том, что известная

часть уридинтрифосфорной кислоты используется для биосинтеза УДФ-глю­

козы-важнейшего продукта, гликозидные остатки с которого переносятся

на нередуцирующий конец молекулы синтезируемого глюкана. Аналогична

роль гуанозиндИфосфатглюкозы в биосинтезе целлюлозы и ряда других нуклеозиддифосфатсахаров в новообразовании тех или иных гексозанов

и пентозанов. Все это совершенно по-новому ставит вопрос о зависимости

специфического биосинтеза сложных yrлеводов от обмена соединений нукле­

отидной природы.

Формы связи обмена нуклеиновых кислот и липидов разработаны мало. Ни

те ни другие не являются непосредственными источниками соединений, кото­

рые могли бы использоваться для построения нуклеиновых кислот за счет

липидов или наоборот. Следовательно, «субстратная» форма связи не харак­

терна ДЛЯ обмена нуклеиновых шслот и липидов, ХОТЯ, конечно, через посред­

ство углеводов и белков в конце концов может осуществляться частичный

и липидов, то они выявляются более отчетливо. При распаде пиримидино­

IIЫХ оснований возникает J3-алаиив-аминокислота, используемая для био­ синтеза коэнзима А, столь необходимого как для новообразования, так

и для деструкции высших жирных кислот. Несомненно, что J3-0кисление

высших жирных кислот-составных частей большинства липидов-служит

источником для поддержания на достаточном уровне синтеза нуклеозид­

трифосфатов, если указанное окисление сопряжено с фосфорилированием и новообразованием АТФ. Так же, как и в биосинтезе углеводов, большую роль в биосинтезе некоторых липидов играют иуклеозиддифосфатсоединения, для образования которых расходуются соответствующие нуклеозидтрифос­ фаты. Так, для биосинтеза ЦДФ-холина или ЦДФ-коламина-важнейших метаболитов в синтезе фосфатиДов-.необходим ЦТФ-метаболит нукле­

инового обмена.

Связующим звеном в обмеие белков в углеводов при переходе первых во

вторые и особенно вторых в первые служит ПВК. Являясь главным конечным продуктом дихотомического распада углеводов, ПВК служит исходным веще­

ством для биосинтеза аланина, валина и леЙцина. При ее карбоксилировании образуется щавелевоуксусиая кислота, из которой строится новая группа

аминокислот-аспарагиновая кислота, треонин, метионин, изолейцин и ли­ зин. Вступая в цикл трикарбоновых и дикарбоновых кислот, ПВК использует­

ся для биосинтеза сх-кетоглутаровой кислоты, из которой образуются глута­ миновая кислота, пролин и аргинин. Предшественник ПВК-З-фосфоглицери­

новая кислота - является исходным соединением для синтеза серина, глицина,

цистина и цистеина.

Наконец, промежуточные продукты апотомического и дихотомического

распада углеводов незаменимы в синтезе остальных постоянно встречаю­

щихся в белках аминокислот: на рибозо-5-фосфате строится имидазольное

кольцо гистидина, а из эритрозо-4-фосфата и фосфоенолпировиноградной

кислоты синтезируется шикимовая кислота, из которой образуются фени­

лаланин, тирозин и триптофан. Таким образом, у аутотрофов из углеводов

при наличии источника аммиака в организме MorYT синтезироваться все

аминокислоты, постоянно встречающиеся в белках. Естественно, что из них

образуются белки, и, следовательно, переход углеводов в белковые тела

представляет основной вид взаимосвязи обмена указанных двух классов

соединений.

470

Возможен и обратный процесс. Многие аминокислоты (аланин, фенилала­ нин, тирозин, гистидин, триптофан, серин, цистеин) содержат в своем составе

трехуглеродный фрагмент, из которого в процессе распада указанных амино­ кислот возникают ПВК и ее дериваты. Дезаминирование глутаминовой и ас­

парагиновой кислот ведет к образованию сх-кетоглутаровой и щавелевоуксус­

ной кислот соответственно, которые при посредстве цикла трикарбоновых и дикарбоновых кислот переходят в ПВк. Такова же судьба пролина, который

легко превращается в глутаминовую кислоту, а из нее-в пировиноградную.

Следовательно, подавляющее большинство аминокислот может явиться в ор­

ганизме источником для образования ПВК. от последней несложен переход

к углеводам посредством в основном обращения реакций дихотомического

распада фруктозо-l,6-дифосфата.

Из других форм взаимосвязи обмена белков и углеводов привлекают внимание две. Многочисленные белки-ферменты обслуживают процессы рас­

пада и синтеза углеводов в организме. В свою очередь, распад углеводов,

сопряженный с синтезом ЛТФ из ЛДФ и неорганического фосфата, энергетиче­

СICИ обеспечивает белковый синтез в клетке.

Взаимосвязь обмена белков R лиnидов выражается в том, чо распад липи­

дов, как и распад углеводов, обеспечивает, с одной стороны, исходные соеди­

нения для биосинтеза аминокислот (а из них белков) и, с другой стороны, не менее, а может быть, более, чем углеводыI, поддерживает образование белков

энергетически.

Одним из основных продуктов распада липидов, в частности высших жир­

ных кислот, возникающих при гидролизе триглицеридов, фосфатидов или

стеридов, является ацетнл-КоА. Включаясь в цикл трикарбоновых и дикарбо­

новых кислот, он обеспечивает синтез С1-кетоглутаровой кнслоты, превращение

которой в аминокислоты рассмотрено ВЬПlIе. Поступая в глиоксилевый ЦИКЛ,

ацетил-КоЛ служит для расширенного воспроизводства в организме щавеле­

воуксусной кислоты, а из нее-ПВК. Из обеих названных кислот также

синтезируются аминокислоты.

Обмен глицерина, высвобождаемого при гидролизе триглицеридов, через

углеводы ведет к таким аминокислотам, как гистидин, фенилаланин, тирозин

и триптофан. Следовательно, все постоянно встречаЮIЦИеся в белках амино­

кислоты могут синтезироваться за счет распадaIOIЦИХСЯ липидов.

Визвестной мере, возможен синтез ЛИПИДов за счет распадаюIЦИХСЯ белков.

Впредыдущем разделе было показано, что при распаде ряда аминокислот

образуется ПВК. При ее окислительном декарбоксилировании возникает ацетил-КоЛ-исходное соединение для синтеза высших жирных кислот,

стеролов и других составных частей липидов. ПВК может также превратить­

ся в фосфоглицерин (путем обращения реакций дихотомического распада углеводов)-другой важный компонент липидов. Однако такого рода пере­

ход вряд ли широко осуществляется в нормальных условиях жизнедеятель­

ности.

Энергетическая роль ЛИПИДО,\, особенно :григлицеридов, общеизвестна. По­

тенциальные возможности для синтеза ЛТФ сопряженно с окислением высших жирных кислот огромны. Известны случаи, когда распад липидов является единственным источником энергии для биосинтеза белка (например, при

синтезе фиброина и серицина шелка в шелкоотделительной железе коконо­

прядyIЦИХ насекомых).

Говоря о взаимосвязи обмена белков и липидов, нельзя обойти вопрос о влиянии последних на процесс биосинтеза белков. Твердо установлено, что рибосомальный синтез белка протекает во много раз энергичнее, если рибосо­

мы связаны с липопротеиновыми мембранами.

471

}тлеводы и липиды очень легко взаимопревращаются В организме; связу­

ЮЩИМИ соединениями при этих переходах служат ПВК в ацетил-КоА. IIировиноградная кислота--основной продукт дихотомического распада

углеводов, при окислительном декарбоксилировании дает ацетил-КоА, кото­

рый служит для синтеза высших жирных кислот, стеролов, каротиноидов

и других полиизопреноидов. Столь же легко осуществляется переход от углеводов к фосфоглицерину, необходимому для синтеза простых и сложных

липидов. .

Ацетил-КоА и глицерин--главные продукты распада липидов-служат

исходными соединениями для синтеза углеводов. Ацетил-КоА при посредстве глиоксилевого цикла переходит в ПВК, а из нее- в углеводы путем обраще­

ния реакций дихотомического распада последних.

Превращение глицерина в углеводы идет через 3-фосфоглицериновый аль­

дегид, а затем описанным выше способом.

Сказанное не исчерпывает всего многообразия взаимосвязей обмена бел­

ков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов и других соединений. Между

ними существуют более сложные, нежели простое использование в качестве

субстратов, формы взаимозависимости. Так, вещества, образующиеся в про­

цессе обмена соединений одного класса, оказывают глубочайшее влияние на

обмен веществ, относящихся к другому классу. Превосходным примером подобного типа взаимосвязи обмена белков и нуклеиновь~ кислот может служить образование информационной РНК, служащей матрицей для биосин­

теза специфических белков, с одной стороны, и блокирование синтеза иРНК

определенного вида белками-с другой.

Общеизвестно, что никакие реакции обмена невозможны без специфиче­ ских белков-ферментов, и в этом смысле белковый обмен определяет ход

превращений соединений, относящихся к другим классам. Решающее значение

имеет ход окислительного фосфорилирования и создание резервов АТФ

в клетке. От уровня последней в клеточном содержимом зависит, в свою

очередь, весь ход обмена веществ, ибо АТФ обеспечивает энергетические потребности биосинтеза соединений всех классов. Число подобных примеров

глобальной взаимозависимости и взаимообусловленности обмена белков, нук­ леиновых кислот, углеводов, ЛИПИДОВ и других соединений огромно. В сово­ купности они и составляют учение о регуляции обмена веществ. Но каждый из них в отдельности подчеркивает ту или иную форму взаимосвязи обмена

веществ в организме.

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

Приведенные выше данные о взаимосвязи и взаимозависимости обмена

белков, нуклеиновь~ кислот, углеводов и липидов убеждают в том: что обмен

веществ представляет собой стройный ансамбль многочисленных и тесно

увязанных друг с другом химических процессов. Ведущая роль в этом бесчис­ ленном множестве взаимодействий принадлежит белковым телам. Благодаря

их каталитической функции осуществляется все это великое множество хими­ ческих процессов распада и синтеза. С помощью нуклеиновых кислот поддер­

живается строгая специфичность при биосинтезе макромолекул, т. е. в конеч­

ном счете видовая специфичность в строении важнейших биополимеров. Бла­ годаря обмену углеводов и липидов в организме постоянно возобновляются

запасы АТФ-универсального донора энергии для химических преобразова­

пий. Эти же вещества поставляют простейшие органические молекулы, из

которых строятся биополимеры и другие соединения. В результате совершает-

472

ся непрерывный процесс самообновления живой материи, обслуживаемый

теми биохимическими механизмами, изучение которых составляет предмет

общей биохимии.

Слаженность биохимических превращений, их теснейшая связь и взаимо­

обусловленность, возможность быстрой мобилизации одних соединений для

синтеза других, возможность взаимоперехоДов от одного класса органических

соединений к другому, всеобщая соподчиненность биохимических механизмов

как никогда ярко выступают, когда мы оцениваем обмен веществ в целом. Общий ход биохимических процессов в организме, регулируемый внутрен­

ними и внешними факторами, представляет единое неразрывное целое, и сам

организм в этом смысле выглядит как самонастраивающаяся, саморегулиру­

ющаяся система, поддерживающая свое собственное существование путем обмена веществ.

Тем не менее, исходя из методических соображений, регуляцию жизненных процессов принято рассматривать на метаболитном, оперонном, клеточном,

организменном и популяционном уровнях. Каждый из них характеризуется

своими закономерностями регуляции обмена вещества, действующими в сня­

том виде на каждом последующем уровне организации живой материи. Харак­

терно, что чем ВЬШIе уровень регуляции обмена веществ, тем яснее выступает иерархическая, блочная система управления, суть которой сводится к слежению

за поступлением сигнала и ответом на него.

Метаболитный уровень регуляции. Слаженность обмена веществ в органи'з­

ме, в значительной мере, определяется концентрацией разнообразных метаболи­

тов-низкомолекулярных соединений, представляющих сОбой продукты тех

или иных химических превращений в биологических объектах или поступа­

ющих в них в процессе питания.

Формы регуляции обмена веществ при участии метаболитов крайне

многообразны. Простейшая из них сводится к ускорению или замедлению

биохимических процессов за счет недостатка или избытка тех соединений,

которые являются участниками соответствующих реакций. Так, объем бел­ кового синтеза у гетеротрофов лимитируется поступлением незаменимых

аминокислот и интенсивностью синтеза полузаменимых аминокислот. На

этом, в частности, базируется микробиологический метод количественного

определения содержания аминокислот в белковых гидролизатах и иных

средах.

Более сложный характер носит регуляция обмена веществ за счет кон­ курентных взаимоотношений тех обменных процессов, которые замыкаются на

общие метаболиты, относящиеся, как правило, к категории ключевых: пиро­

виноградную, щевелевоуксусную и сх-кетоглутаровую кислоты, ацетил-КоА,

глюкозо-б-фосфат. Многочисленные примеры такого рода приведены в раз­

деле о взаимосвязи обмена веществ в начале этой главы.

Несомненно, велика роль в регуляции обменных процессов ряда низкомо­

лекулярных соединений, относящихся к разряду биологически активных,­ витаминов, антивитаминов, коферментов, гормонов, антигормонов, вторичных

Метаболиты, взаимодействуя с ферментами, способны активировать или

ингибировать их активность; примером первого рода является неоднократно

упоминавшееся активирование протеинкиназ при действии на них цАМФ; не меньшую роль в регуляции обмена веществ играет другой вторичный посред­

ник-цГМФ, активирующий фосфолипазу А2 и С, а также участвующий в биосинтезе простагландинов из арахидоновой кислоты. Источником новой

группы вторичных посредников, как показано недавно, являются фосфоннози­

тиды (см. с. 384):

473

ГОРМOНAJIЬиwII

cиnw&

(PIPi)

Гормональный сигнал воспринимается рецептором, передающим его G-

белку, который активирует фосфолипазу С. И диацилглицерин, и инозит-

1,4,5-трифосфат являются вторичными посредниками, передающими гормо­

нальный сигнал далее: первый-протеинкиназе С (М =67-83 кДа, активи­

руется Са2+, переносит фосфат с АТФ на радикалы серина и треонинаt насчитывает не менее 7 форм-а, J3I, РII, "(, б, Е, ~), фосфорилирующей около 20 ферментов и ряд белков (белки цитоскелета, белки-рецепторы и др.),

а второй-в эндоплазматический ретикулум, из которого высвобождается

Са2+, возбуждающий активность Са2+ /кальмоДУлин-зависимой протеинки­

назы, тоже обеспечивающей фосфорилирование функционально значимых белков (рис. 139). К числу вторичных посредников относится также оксид

азота (NО)-мощный фактор гомеостаза_ Он образуется в различных клет­ ках и тканях, в том числе и в тромбоцитах человека~ из L-аргинина за счет

окисления азота аминогруппы гуанидиновой группировки последнего под

действием L-аргинин-NО-синтазы. Она существует в трех формах, две из которых являются конституивными, а одна-индуцибельной, причем в ин­

дукцию экспрессии гена последней вовлекаются липополисахариды и ядер­

ный белковый фактор. ВОзникший так оксид азота активирует гуанилатцик­

лазу, что приводит к повышению концентрации цГМФ, функции которого

в регуляции обмена веществ отмечены выше (см. предыдущую стр.). Кроме

того, непосредственно сам оксид азота является нейротрансмиттером и ци­

тотоксическим агентом.

Примером второго рода является ретроингибирование (ишибирование по

ПРИlЩИпу обратной связи) активности фермента, стоящего в начале многосту­ пенчатого превращения субстрата конечным продуктом реакции, что детально

разработано при изучении регуляции биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов

(см. с. 239):-

474

811 Гормон

\

Эндоплазматический ретикупум

Рис. 139. Фосфоинозитидный путь регуляции обмена веществ (пояснения в тексте)

Явления такого же порядка происходят во многих других случаях ал­

лостерического изменения активности ферментов. Вместе с тем метаболиты

могут быть и изостерическими (конкурентными) ингибиторами ферментов

(см. с. 112). Высказано предположение, что метаболоны (см. с. 355) регули­

руются сигналами, передаваемыми через вторичные посредники; так, напри­

мер, считают, что гликолитический метаболон регулируется потоком ионов

Са, поступающих в микрокомпартменты клетки, где он локализован. Нако­

нец, метаболиты являются индукторами и корепрессорами в системах, дей­

ствующих на оперонном уровне регуляции обмена веществ.

Оперонный уровень регуляции. Опероном называется упорядоченная ком­

пактная совокупность цистронов (вместе со знаками начала и конца), считьша­

емая как единое целое в процессе синтеза мРНК на днк. В случае моноцист­ ронного оперона на нем синтезируется мРНК, предназначенная для биосинтеза в рибосомальном аппарате клетки одного единственного беJЖ8, в случае полицистронного (до полутора десятков цистронов)-ряд мРНК, на которых

рибосомальным путем создается семейство различных беJЖОВ (чаще всего

ферментов), необходимых для осуществления многостадийного биохимиче­

ского процесса в клетке. Первичное представление О моноцистронном оперо­ не, равно как и о знаках начала и конца его считывания, дает рис. 87 на с. 259.

Сейчас ясно, что на уровне оперона регулируется главным образом объем биосинтеза ферментов за счет изменения количества молекул мРНК, возmп::а­

ющих в процессе транскрипции. Это оказывает решающее влияние на ход

обменных процессов, мощными двигателями которых являются ферменты.

Вместе с тем нельзя упускать из виду и то обстоятельство, что на уровне оперона регулируется синтез мРНК для новообразования гистонов, негисто­ новых и рибосомальных белков, а также ряда других протеинов, не облада­

ющих каталитической активностью, но являющихся регуляторами метаболи-

475

Индукция

Корепрессор

Рис. 140. Модель оперона

ческой активности генома, деятельности трансляционного аппарата клетки

и других фундаментальных процессов обмена веществ.

Если рассмотреть несколько детальнее регуляциfO на оперонном уровне

объема биосинтеза ферментов в клетке, то вырисовываfOТСЯ два пути: индук­

ция и репрессии. Сущность и того и другого ясна из рассмотрения рис. 140.

Биосинтез фермента может быть индуцирован низкомолекулярным метаболи­

том-индуктором, который, соединяясь с репрессорным белком (он запрещает

транскрипциfO), освобождает зону оператора (знак начала оперона), что со­

провождается присоединением РНК-полимеразы и началом синтеза про­

мРНК, а затем, после ее посттранскрипционной модификации,-фермента.

Ферменты, биосинтез которых регулируется этим путем, называfOТСЯ нн­

дуцибельными. К ним относятся 13-галактозидаза, рибулокиназа, тирозиназа,

аспарагиназа и многие другие. Добавление индуктора (как правило, субстрата

индуцибелъного фермента) резко повышает объем синтеза фермента. Напри­ мер, при добавлении 13-галактозида (лактоза) в культуральнYfO среду JCишеч­ ной палочки у последней синтез 13-галактозидазы возрастает в 10 000 раз.

476

В отличие от этого ферменты, биосинтез которых стопорится под влиянием низкомолекулярного метаболита-корепрессора (рис. 140) (переводит репрес­

сорный белок, не способный в норме оккупировать зону оператора, в активное

состояние), называются репрессибельными. К их числу принадлежат орнитин­ карбамилтрансфераза (ее корепрессор - аргинин), глутаминсинтетаза, уреаза

(их корепрессор-NН,f) и ряд других.

В последнее время показано, что индукция и репрессия могут быть генера­ лизованными, т. е. контролироваться не каким-либо одним конкретным индук­

тором или корепрессором, а целой группой сходных с тем и другим соедине­ ний. Накапливаются также сведения о том, что один-единственный эффектор

(например, ppGpp -3'-пирофосфо-гуанозин-5'-дифосфат) может индуцировать

биосинтез целого семейства ферментов (например, ферментов биосинтеза

гистидина и ряда других аминокислот). Поэтому проблема индукции и репрес­ сии биосинтеза ферментов достаточно сложна, особенно в отношении индук­

ции синтеза ферментов, не свойственных данному организму (например, фер­ менты детоксикации инсектицидов у насекомых).

Конечно, только индукцией и репрессией синтеза ферментов не исчерпыва­ ется регуляция обмена веществ на уровне генетического аппарата клетки. Как

репликация самой ДНК, так и синтез на ней в качестве матрицы разнообраз­ ных РНК, в том числе и мРНК, что, в значительной мере, предопределяет ход

обмена веществ в клетке, зависит от множества других событий. Среди

них-метилирование ДНК; фосфорилирование и ацетилирование гистонов и негистоновых белков, входящих в состав хроматина; взаимодействие с хро­

матином гормон-рецепторных комплексов; аденилирование белков, участву­ ющих в деятельности репликационного аппарата и др. Все они связаны

сизменением метаболической активности генома, регуляцией его функций

вцелом.

Клеточный уровень регуляции. К регуляторным процессам на уровне клетки

относятся: ядерно-цитоплазменные отношения; посттранскрипционная и пост­

трансляционная модификация макромолекул; транспорт веществ через мемб­

раны субклеточных частиц и мембраны эндоплазматической сети; макромоле­

кулярные (белок-белковые, белково-нуклеиновые, углеводно-белковые 11 липид­

белковые) взаимодействия и др. Все они носят фундаментальный характер

в регуляции обмена веществ.

Ядерно-цитоплазменные отношении сводятся к взаимозависимому контро­ лю синтеза важнейших функционально активных биополимеров. Так, малые

белковые субъединицы рибулозо-l,5-дифосфат-карбоксилазы, при посредстве

которой осуществляется важнейший процесс акцептирования СО2 в раститель­

ной клетке (см. с. 360), синтезируются в цитоплазме, а большие субъеди­

ницы- в хлоропластах. Биосинтез первых контролируется, следовательно,

ядерным аппаратом клетки, вторых - хлоропластным геномом, локализован­

ным в цитоплазме. В целом, из 800-1000 белков, необходимых для функцио­

нирования хлоропластов, лишь около 15% кодируется геномом этих клеточ­ ных органелл. Кроме рибулозо-l,5-дифосфат-карбоксилазы, при участии двух

генетических систем растительной клеТ1(И (ядерной и хлоропластной) форми­ руются тилакоидные мембраны, АТФазный и РНК-полимеразный комплексы

хлоропластов. Аналогичный ядерно-цитоплазматический контроль характе­

рен также для синтеза белковых субъединиц таких важнейших каталитически

активных систем, как протонная АТФаза и цитохромоксидаза, белков внутрен­ ней и внешней мембран митохондрий, белков хлоропластных и митохондри­ алъных рибосом и т. п. Таким образом, только при согласованной деятель­

ности генома ядра и геномов митохондрий, хлоропластов и других субклеточ­ ных структур, при согласованной работе белоксинтезирующих систем

477

перечисленных субклеточных частиц возникают сложные белково-фермептпые комплексы клетки, обеспечивающие фундаментальные направления обмена

веществ.

ПOC'lТраНСКРИПЦИOlDlая н посттрансляциониая модификация макромолекул­

второй важнейший регуляторный процесс на клеточном уровне. Возникающие при транскрипции предшественники рибонуклеиновых кислот после ряда пре­

образований (метилирование, отщепление и присоединение олигонуклеотид­

ных фрагментов и т. п.) превращаются в функционально активные рнк. Эти процессы детально изучены при созревании мРНК, рРНК, тРНК (см. гл. VI). В целом они предопределяют интенсивность белкового синтеза в клетке. Однако и белки, образующиеся при рибосомальном синтезе, тоже подвергают­ СЯ посттрансляционной модификации (метилирование, отщепление пептидных фрагментов, присоединение углеводной составляющей при биосинтезе глико­

протеинов и т. п.). В результате из полипептидов-предшественников получают­

ся активные ферменты, гормоны, биологически активные пептиды и др. Есте­ ственно, что от уровня посттрансляционной модификации прямо или опос­ редованно зависят многие обменные процессы в клетке.

В последние годы особое значение придают ковалентной модификации

ферментов, так как по этому принципу регулируется активность не менее 100 из

них. Кроме фосфорилирования по радикалам серина, треонина и тирозина соответствующими протеинкиназами (см. гл. IX., XII) большая роль принаДJIежит аденилированию и уридилированию, а также АДФ-рибозилированию ферментов.

Аденuлuрованuе и урuдuлuрованuе, например, детально изучено Е. Стедма­

ном у глутаминсинтетазы:

Гпут81i11111-

CИllТeТ838

(М-600 1<Дa, lZ~SO (00)

АкТИВlIа в биосинтезе глутамина деаденилированная глутаминсинтетаза;

по мере присоединения к каждой из ее 12 субъединиц остатков адениловой

кислоты (при этом возможно существование 382 форм фермента) активность

ее падает. Аденилирование идет по радикалу тирозина:

" р,0

/"

он о-с~оин:А

АТФ

Н Н

Н Н

478

Всвою очередь, аденилилтрансфераза активна лишь в том случае, когда

ОПа связана с регуляторным белком, не уридилированным по остатку

тирозина; если же регуляторный белок уридилирован (реакция идет ана­

логично аденилированию, но с УТФ в качестве донора уридилатного остатка), то аденилилтрансфераза ускоряет реакцию деаденилирования глутаминсинтетазы и переводит ее снова в более активное состояние.

Вслучае АДФ-рибозилировании на гуанидиновый фрагмент радикала ар­

гинина фермента (или Н2N-группу лизина или аспарагина) переносится оста­

ток АДФ-рибозы из состава НАД+; при этом высвобождается молекула

никотинамида. Эту реакцию ускоряет НАД+-аза, обладающая АДФ-рибозил­

трансферазной активностью:

к посттрансляционной модификации белков тесно примыкает nротеолumи­ ческая деградация белков, особенно ферментов. Благодаря ей в клетке непре­

рывно идет противоборство двух процессов- распада ферментов и их син­

теза, определяющее в конечном итоге количество того или иного фермента

и ход ускоряемой ИМ реакции.

Посттрансляционная модификация является источником возникновеНШI множественных форм ферментов в клетке, как, например, в случае глутамин­

синтетазы. Наряду с генетически детерминированными изоферментами они

обеспечивают тончайшие нюансы в регуляции обменных процессов, так каl:

каждый из них подобен отдельному инструменту в оркестре, звучание которо­

го составляет симфонию жизни. В последнее время также активно разрабаты­

вают проблему контроля транскрипции ядерного и митохондриального гено­

ма продуктами цитоплазмы у животных и растений.

Перепое веществ через мембраны ядра, митохондрий, лизосом, эндоплаз­ матической сети и других субклеточных элементов, равно как и через клеточ­

ную оболочку,-ОДИН из существенных механизмов регуляции обмена веществ

и многих физиологических функций организма на клеточном уровне. В пере­

носе ионов ведущая роль принадлежит циклическим пептидам и депсиnеп­

тидам, низкомолекулярных веществ-специальным ферментам (транслока­

зам) (см. рис. 43), высокомолекулярных соединений, в частности белков,-СИГ­

нальным пептидам и их взаимодействию с белково-липидной частью мембран. Недавно обнаружена и изучена особая категория белков, названных

поринами: они образуют в мембранах поры и активно переносят по ним

различные соединения (см. рис. 101 и 102).

479