Особенности строения и функционирования аллостерическихферментов:

• обычноэтоолигомерныебелки,состоящиеизнесколькихпротомеровили имеющие доменное строение;

• они имеют аллостерический центр, пространственно удалённый от каталитического активного центра;

• эффекторыприсоединяютсякферментунековалентноваллостерических (регуляторных) центрах;

• аллостерические ферменты обладают свойством кооперативности: взаимодействие аллостерического эффектора с аллостерическим центром вызывает последовательное кооперативное изменениеконформациивсехсубъединиц,приводящеекизменениюконформацииактивногоцентра иизменениюсродстваферментаксубстрату,что снижаетилиувеличиваеткаталитическуюактивностьфермента;

• регуляция аллостерических ферментов обратима: отсоединение эффектораотрегуляторнойсубъединицывосстанавливаетисходную каталитическую активность фермента;

• аллостерические ферменты катализируют ключевые реакции данногометаболического пути.

Локализация аллостерических ферментов в метаболическом пути.Скорость метаболических процессов зависит от концентрации веществ, использующихся иобразующихся в данной цепи реакций. Такая регуляция представляется логичной, так как при накоплении конечного продукта он (конечный продукт) может действовать как аллостерический ингибитор фермента, катализирующего чаще всего начальный этап данного метаболического пути:

Фермент, катализирующий превращениесубстрата А впродукт В, имеет аллостерическийцентрдляотрицательногоэффектора,которымслужитконечный продуктметаболическогопутиF.ЕсликонцентрацияFувеличивается(т.е.вещество Fсинтезируется быстрее, чем расходуется),ингибируется активностьодногоизначальных ферментов.Такуюрегуляциюназываютотрицательнойобратнойсвязью,или ретроингибированием. Отрицательнаяобратнаясвязь - часто встречающийся механизм регуляции метаболизма в клетке.

Вцентральныхметаболическихпутях исходныевещества могутбыть активаторамиключевых ферментов метаболического пути. Как правило, при этом аллостерическойактивацииподвергаютсяферменты,катализирующиеключевыереакции заключительных этапов метаболического пути:

Вкачествепримераможнорассмотретьпринципырегуляциигликолиза - специфического(начального)путираспадаглюкозы.Одинизконечныхпродуктов распадаглюкозы-молекулаАТФ.ПриизбыткевклеткеАТФпроисходитретро-ингибирование аллостерических ферментов фосфофруктокиназы и пируваткиназы.При образовании большого количества фруктозо-1,6-бисфосфата наблюдают аллостерическую активацию фермента пируваткиназы.

Регуляция каталитической активности ферментов белок- белковыми взаимодействиями.

2механизма:

• врезультатеприсоединениярегуляторныхбелков;

• вследствиеассоциацииилидиссоциациипротомеровфермента.

  1. Активация ферментов в результате присоединения регуляторныхбелков.

напримереактивацииферментааденилатциклазы,локализованнойвплазматической мембране клетки.

• Активный центраденилатциклазылокализованнавнутреннейсторонеплазматической мембраны.Активированнаяаденилатциклазакатализирует реакцию образования из АТФ

циклического 3',5'-АМФ(цАМФ) - вторичного, внутриклеточного посредника действия гормонов.

• Вмембранеаденилатциклазафункционируетвкомплексесдругимибелками:

  • рецептором гормона, выступающего во внеклеточную среду ивзаимодействующего с гормонами;

  • с G-белком,занимающимпромежуточноеположениемежду рецептороми ферментом аденилатциклазой. G-белок - олиго-мерный белок,состоящийиз3субъединиц-α,β,γ.α-субъединицаимеетцентр связывания ирасщепленияГТФ.ПоэтомуэтотбелокназываетсяГТФ- связывающим белком, или G-белком;

  • врезультатесвязываниягормонас

рецепторомпроисходитизменение конформации G-белка, уменьшение его сродства к молекуле ГДФ,с которой он связан в отсутствие гормонального сигнала, иувеличение сродства к ГТФ. Присоединение ГТФ вызываетконформационные изменения в G- белке и диссоциацию его на субъединицы: субъединицу α, связанную с ГТФ (α-ГТФ), димер βγ;

• α-ГТФ имеет высокое сродство к аденилатциклазе, его присоединение приводит к активации последней, поэтому α-ГТФ - регуляторный белок, а данный механизм активации аденилатциклазы называют активацией ферментов в результате присоединения регуляторных белков.