Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами - Артюхов В.Г.
ISBN 5-7455-1162-1
Скачать (прямая ссылка):
Механизм аллостерического регулирования процесса функционирования ферментов обеспечивается узнаванием и связыванием метаболита-регулятора в аллостерическом центре. В результате происходит изменение конформационного состояния и каталитических свойств активного центра белковой молекулы. Конечный этап заключается в воздействии по принципу обратной связи на источник возникновения регулирующего сигнала: изменение скорости образования продуктов ферментативной реакции, поступающих в цепь последовательных метаболических реакций, приводит к изменению функционирования фермента, продуцирующего метаболит-регулятор.
Адсорбционный механизм регулирования активности ферментов и ферментных комплексов реализуется при соблюдении следующих условий:
— существует обратимое равновесие между свободной формой фермента и адсорбированным ферментом;
— каталитические характеристики фермента изменяются при его адсорбции;
— обратимое равновесие между свободной и связанной формами фермента является чувствительным к воздействию клеточных метаболитов.
Физиологическая важность обратимого связывания ферментов субклеточными структурами рассматривается в следующих аспектах:
— адсорбция ферментов может приводить к изменению их каталитических и регуляторных свойств и, следовательно, является фактором, регулирующим активность ферментов;
— адсорбция ферментов может обеспечивать компартмента-лизацию метаболитов у поверхности, на которой адсорбированы эти ферменты;
— адсорбированные ферменты способны образовывать упорядоченные мультиферментные структуры (метаболоны), благо-
даря чему появляется возможность регулировать метаболический процесс как единое целое;
— ферменты, адсорбированные на белковых порах мембран, могут участвовать в активном транспорте метаболитов через мембрану;
— адсорбированные ферменты более стабильны, чем свободные ферменты. Таким образом, адсорбция может служить фактором, снижающим скорость деградации ферментов в клетке.
Рассмотрим адсорбционный механизм регулирования функциональной активности ферментов важнейших метаболические путей более подробно, так как он реализуется с участием различных мембранных структур клетки.
2.3.2. Адсорбционный механизм регуляции метаболизма:
понятие о метаболоне, его структура, физиологическое значение образования
В последние годы наряду с “классической” энзимологией, рассматривающей ферментные системы как гомогенный раствор со свободно плавающими ферментами и метаболитами, выделилось направление, основанное на пространственной и структурной организации ферментных систем. В рамках этого направления разработаны различные методические подходы для решения проблемы надмолекулярной организации метаболических процессов в клетке. Так, целый ряд работ посвящен экспериментальному исследованию. взаимодействия различных структурных компонентов клетки с ферментами важнейших метаболических путей, в частности, гликолиза.
Впервые взаимодействие гликолитических ферментов со структурными белками мышц было описано Н. Arnold, D. Pette (1968), которые установили, что на долю F-актина приходится больше связанных ферментов гликолиза, чем на долю миозина, актомиозина и белков стромы. Из ферментов наибольшим сродством к F-актину обладает альдолаза, несколько меньшим — глицеральдегид-3-фос-фатдегидрогеназа. Определенную способность к взаимодействию проявляют также фрсфофруктокиназа, 3-фосфоглицераткиназа, пи-руваткиназа и лактатдегидрогеназа. F. М. Clarke, С. J. Masters (1975) изучили способность ферментов гликолиза образовывать ферментативно-активные комплексы с F-актином и F-актин—тропомио-зин—тропонином из мышц быка. Они показали, что такие ферменты, как фосфофруктокиназа, альдолаза, пируваткиназа, лактатде-
гидрогеназа, глюкозо-6-фосфатизомераза, легко ассоциируют с F-актином и нативным тонким филаментом. Причем наибольшее
сродство эти ферменты проявляют к комплексу F-актин__тропоми-
озин—тропонин. Триозофосфатизомераза, фосфоглицераткиназа, фосфоглицератмутаза, енолаза и гексокиназа связываются гораздо медленнее. Наилучшие условия ассоциации наблюдались при физиологической концентрации солей — 5,0 ммоль/л КС1 и высокой концентрации миогена — 35 мг/мл. Это взаимодействие чувствительно к изменению ионной силы: КС1 в концентрации 150 ммоль/л предотвращает образование комплексов,
В опытах по экстракции ферментов из грудной мышцы курицы также была показана специфическая адсорбция гликолити-ческих ферментов, особенно глицеральдегид-3-фосфатдегидрогена-зы и лактатдегидрогеназы (J. D. Ehmann, Н. О. Hultin, 1973; R. L. Melnick, Н. О, Hultin, 1973). Кинетические параметры обоих ферментов при связывании изменялись: максимальная скорость и константа Михаэлиса выше для свободной глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы; при переходе лактатдегидрогеназы в связанную форму предотвращается ее ингибирование пируватом:.
Предположение о существовании на мембране эритроцитов структурно упорядоченного комплекса гликолитических ферментов было высказано еще в 1966 г. D. Е. Green et al. Позднее с использованием метода седиментации на препарате миогена было обнаружено увеличение кажущихся молекулярных масс альдола-зы, лактатдегидрогеназы, пируваткиназы и фосфофруктокиназы (F. М. Clarke, С. J. Masters, 1973), Полученные результаты подтвердили наличие полиферментных комплексов гликолитических компонентов при физиологических условиях pH и ионной силы.
