Роль доменов в регуляции ферментативной активности

Сравнение свойств гомологичных ферментов, изолированных из разных источников, позволяет в ряде случаев выявить элементы структуры, обусловливающие способность данного биологического катализатора модулировать свою активность в соответствии с условиями и внешней среды. Весьма часто возникновение таких элементов ведёт к увеличению молекулярной массы белка; они оказываются своеобразной надстройкой над «основным зданием», которым является структура, необходимая для формирования и функционирования активного центра. Описываемый эффект достигается обычно путем возникновения одного или нескольких регуляторных доменов, имеющих специализированные функции. В одних случаях эти домены четко отграниченные от активного центра, а в других регуляторный домен непосредственно вовлечён в формирование активного центра и несет субстрат-связываюший участок («glycogen storage site» у фосфорилазы). Наибольший интерес представляют молекулярные механизмы реализации регуляторных воздействий при взаимодействии различных доменов. Эта проблема находится на разной стадии решения для различных ферментов – от выявления структурной и функциональной обособленности регуляторных и каталитических доменов до полной расшифровки механизма взаимодействия доменов. В настоящее время на таком молекулярном уровне исследовано 3 фермента, это аспартаттранскарбамилаза, гликогенфосфорилаза и фосфофруктокиназа.

Таким образом, мультидоменная организации ферментов играет важную роль в регуляции функционирования их активных центров.

Роль доменов в связывание ферментов с мембранами

Существование специфических доменов, обеспечивающих присоединение ферментов к мембране, описано для многих ферментов. Образование такого poдa «дополнительных» структур, усложняющих молекулу мембраносвязанных ферментов, можно, по-видимому, считать общей закономерностью, так как оно описано для ферментов разных групп. Например, общим свойством ацетилхолинэстеразы, щелочной фосфатазы и 5-нуклеотидазы является существование С-концевого домена, связанного с особым фосфолипидом и обеспечивающего «заякоривание» фермента на мембране. Мембраносвязанная лактатдегидрогеназа Е. соli имеет мопекулярную массу 65 кДа, что почти в два раза превышает соответствующую величину для цитоплазмического фермента; полипептидная цепь этой лактатдегидрогеназы складывается в три домена: каталитический, формируемый N-концевой частью молекупы (остатки 1-240), коэнзим (FАD)-связывающий, в образование которого вовлечены 200 аминокислотных остатков С-конца цепи, и домен, обеспечивающий присоединение к мембране, расположенный между ними. Пространственная структура данного белка (предложенная на основании предсказания исходя из аминокислотной последоватепьности) имеет много общего со структурой цитоплазматической лактатдегидрогеназы; их эволюционное родство очевидно. Увеличение размера мопекулы мембраносвязанного фермента можно рассматривать как приспособление к выполнению дополнитепьной функции.