Регуляция с помощью белок-белковых взаимодействий
Некоторые ферменты изменяют свою каталитическую активность в результате белок-белковых взаимодействий. 2 механизма активации ферментов:
1. активация ферментов в результате присоединения регуляторных белков. Пример – активация аденилатциклазы, локализованной в плазматической мембране клетки. Активный центр аденилатциклазы локализован на цитоплазматической стороне плазматической мембраны. Активированная аденилатциклаза катализирует реакцию образования циклической АМФ из АТФ. В мембране аденилатциклаза функционирует в комплексе с другими белками (рецепторами гормонов, с G-белком – состоящим из 3-х субъединиц, α, β, γ. α-субъединица имеет центр связывания и расщепления ГТФ). Гормон, взаимодействуя с рецептором на поверхности клеток, приводит к уменьшению сродства ГТФ-связывающего белка (G-белка) к ГДФ и увеличению сродства к ГТФ. Присоединение молекулы ГТФ к активному центру G-белка вызывает диссоциацию комплекса на субъединицы α-ГТФ и димер βγ. Комплекс α-ГТФ активирует аденилатциклазу, что способствует синтезу из АТФ молекул цАМФ, аденилциклазы, протеинкиназы и фосфорной кислоты.
2. регуляция активности ферментов путем ассоциации-диссоциации протомеров. В тканях присутствуют ферменты, которые в неактивной форме представлены отдельными комплексами, состоящими из нескольких протомеров. При увеличении в клетке концентрации специфических регуляторных молекул они присоединяются к определенным центрам протомеров. Изменение их конформации, вызванное присоединением лигандов, повышает их сродство друг к другу и стимулирует ассоциацию, т.е. образование активной формы фермента.
Регуляция путем фосфорилирования/дефосфорилирования фермента
Широко распространенный способ химической модификации ферментов фосфорилирование/дефосфорилирование белков осуществляют ферменты протеинкиназы (класс трансферазы). Они катализируют образование сложноэфирной связи между фосфатной группой и ОН-группой аминокислотных остатков серина, треонина и тирозина. Донором фосфатной группы является АТФ. В результате фосфорилирования происходит изменение заряда, конформации фермента, конформации активного центра фермента. повышается сродство фермента к субстрату и возрастает скорость ферментативной реакции.
Например – триацилглицерол-липаза (ТАГ-липаза) – внутриклеточный фермент жировой ткани. В дефосфорилированной форме фермент неактивен. Под действием специфической протеинкиназы А фермент фосфорилируется и переходит в активную форму. Для некоторых ферментов, обеспечивающих метаболизм глюкозы, холестерола, гликогена, фосфорилированная форма является неактивной. Например, фермент пируваткиназа, участвующая в катаболизме глюкозы, переходит в активную форму только после отщепления фосфорного остатка. Поэтому в этом случае фосфорилирование вызывает снижение активности, а дефосфорилирование – повышение активности фермента. Дефосфорилирование осуществляют протеинфосфатазы (класс гидролазы)
Регуляция протеолизом
Целый ряд ферментов вырабатывается клетками организма в каталитически неактивной форме. Активация фермента происходит путем отщепления от него пептида – протеолиз.
В результате протеолиза изменяются первичная структура, молекулярная масса, конформация фермента и его активного центра, повышаются сродство к субстрату и скорость ферментативной реакции. Например, в поджелудочной железе трипсин синтезируется в форме неактивного предшественника трипсиногена. В кишечнике происходит отщепление с N-конца молекулы трипсиногена под действием энтеропептидазы. Фермент из неактивной формы переходит в активную. Синтез пептидаз в неактивной форме предотвращает их разрушающее действие на клетки органов, в которых они образуются.
3. Высокая селективность ферментативных методов анализа обусловлена образованием фермент-субстратного комплекса в процессе каталитич. акта, требующим структурного соответствия активного центра фермента и субстрата. Поэтому большинство ферментов активно только в р-циях с субстратом одного определенного типа или с группой субстратов, имеющих общие структурные группы. Напр., фермент глюкозооксидаза катализирует окисление практически только одного вида глюкозы - -глюкозу, к-рую можно определять без разделения сложной смеси моно-и олигосахаридов. В данном случае проявляется субстратная специфичность фермента.
Групповую специфичность можно наблюдать в случае действия альдегидоксидазы в р-циях превращения алифатич. альдегидов. Значительно менее селективны методы определения эффекторов, т. к. обычно имеется группа разл. соед., в той или иной степени меняющих каталитич. активность данного фермента. Однако селективность определения эффекторов м. б. и очень высокой. Так, очень малые кол-ва ртути (10 пМ) можно определять по ее ингибирующему действию на пероксидазу хрена на фоне тысячекратных кол-в Bi и Cd и значительно больших кол-в мн. неорг. и орг. в-в.
Ферменты как аналитические реагенты широко применяются в практике лабораторных исследований при определении субстратов, нуклеотидов. В настоящее время выпускается ряд наборов для определения глюкозы, этанола, молочной кислоты, АТФ и др. Принцип в исследуемом материале содержится неизвестное количество субстрата. Для его определения вводят фермент, катализирующий превращение только этого субстрата, создают оптимальные условия реакции (pH, Г и др.) и регистрируют скорость реакции (по образованию продукта или изменению кофермента). Затем определяют концентрацию искомого субстрата по скорости реакции, используй калибровочный график.
Электрофоретический метод отличается простотой выполнения и избирательностью. Это единственный из известных методов оценки активности рестриктаз, в результате применения которого имеется возможность судить о характере расщепления субстрата — каждая специфическая эндонуклеаза генерирует уникальный набор фрагментов ДНК субстрата, который после проведения электрофоретического их разделения дает определенный, характерный для этого фермента набор зон в геле. Рассмотрение таких картин позволяет судить не только о наличии рестриктазы в исследуемом растворе, но отчасти и об ее активности и субстратной специфичности.
Вариант 13
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 497; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!