5 Аллостерическая активность ф-тов.
Аллостерическая регуляция. Во многих строго биосинтетических р-циях основным типом регуляции скор многоступенчатого ф-тативного процесса явл ингибирование по принципу обратной связи. Это означает, что конечный продукт биосинтетической цепи подавляет активность ф-та, кат-ющего первую стадию синтеза, к-рая явл ключевой для данной цепи р-ции. Поскольку конечный продукт стр-рно отличается от субстрата, он связывается с аллостери-ческим (некаталитическим) центром мол-лы ф-та, вызывая ингиби-рование всей цепи синтетической р-ции.
Предположим, что в кл осущ-ется многоступенчатый биосинтетический процесс, каждая стадия к-рого катализируется собственным ф-том:
Скор подобной суммарной послед сти р-ций в значительной степени определяется конц-цией конечного продукта Р, накопление к-рого выше допустимого уровня оказывает мощное инги-бирующее действие на первую стадию процесса и соотв-енно на ф-т E1.
Впервые существование подобного механизма контроля активности ф-тов метаболитами было обнаружено у Е.coli при исследовании синтеза изолейцина и ЦТФ. Оказалось, что изолейцин, являющийся конечным продуктом синтеза, избирательно подавляет активность треонин-дегидратазы, кат-ющей первую стадию послед го процесса превращения треонина в изолейцин, насчитывающего пять ф-тативных р-ций:
Аналогично ЦТФ как конечный продукт биосинтетического пути оказывает ингибирующий эффект на первый ф-т (аспартаткарбамоилтран-сферазу), регулируя тем самым свой собственный синтез (см. главу 13). Этот тип ингибирования получил название ингибирования по принципу обратной связи, или ретроингибирования. Существование его доказано во всех живых орг-мах. В настоящее время он рассматривается как один из ведущих типов регуляции активности ф-тов и клеточного метаболизма в целом.
С другой стороны, в амфиболических процессах, выполняющих одновременно биосинтетические и биодеградативные функции , доказано существование регуляции как по типу ретроингибирования, так и макроэрги-ческими соединениями – индикаторами энергетического состояния клетки. Для амфиболических процессов уникальным типом регуляции, св-венным только им, явл, кроме того, активация предшественником, когда первый метаболит в многоступенчатом пути активирует ф-т, кат-ющий последнюю стадию. Так, доказано активирующее влияние глюкозо-6-фосфата, являющегося предшественником гликогена, на ф-т гликогенсинтазу.
Подобные типы ингибирования конечным продуктом и активирования первым продуктом св-венны аллостерическим (регуляторным) ф-там, когда эффектор, модулятор, стр-рно отличаясь от субстрата, связывается в особом (аллостерическом) центре мол-лы ф-та, пространственно удаленном от активного центра. Следует, однако, иметь в виду, что модуляторами аллостерических ф-тов могут быть как активаторы, так и ингибиторы. Часто оказывается, что сам субстрат оказывает активирующий эффект. Ф-ты, для к-рых и субстрат, и модулятор представлены идентичными стр-рами, носят название гомотропных в отличие от гетеротропных ф-тов, для к-рых модулятор имеет отличную от субстрата стр-ру. Взаимопревращение активного и неактивного аллостерических ф-тов в упрощенной форме, а также конфор-мационные изменения, наблюдаемые при присоединении субстрата и эффекторов, представлены на рис. 4.25. Присоединение отрицательного эффектора к аллостерическому центру вызывает значительные изменения конфигурации активного центра мол-лы ф-та, в результате чего ф-т теряет сродство к своему субстрату (обр-ние неактивного комплекса).
Аллостерические вз-действия проявл в хар-ре кривых зависимости начальной скорости р-ции от конц-ции субстрата или эффектора, в частности в S-образности этих кривых (отклонение от гиперболической кривой Михаэлиса-Ментен). S-образный хар-р зависимости v от [ S ] в присутствии модулятора обусловлен эффектом кооперативности. Это означает, что связывание одной мол-лы субстрата облегчает связывание второй мол-лы в активном центре, способствуя тем самым увеличению скорости р-ции. Кроме того, для аллостерических регуляторных ф-тов хар-рна нелинейная зависимость скорости р-ции от конц-ции субстрата.
6 что-то с биологичес