Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
нормального типа. Если же в одном из генов произошла мутация, то клетка
будет содержать приблизительно равные количества нормального и мутантного
фермента. Если оба родителя несут одинаковую наследственную мутацию - все
количество фермента будет мутантного типа. Положение, однако, может
оказаться более сложным в случае дупликации гена, т. е. если один и тот
же ген встречается дважды в разных местах одной хромосомы, например
отцовской. Далее, возможно, что в одном из этих генов произойдет мутация,
а в другом -¦ нет; тогда отцовская хромосома сама сможет дать две формы
фермента. Если же произойдет более чем одна мутация, то возможно, что по
указанной причине будут присутствовать вместе четыре различных
"изофермента"; следует, однако, помнить, что мутации возникают редко.
Приведенные выше соображения относятся к ферменту, молекула которого
представлена единой полипептидной цепью. Если же фермент состоит из
субъединиц, возникают дополнительные возможности для образования
изоферментов. Пусть, например, а и b - нормальная и мутантная субъединицы
и молекула содержит четыре субъединицы; тогда могут образоваться
следующие изоферментные формы: а4, a3b, a2b2, ab3, Ь4. Изоферменты более
подробно обсуждаются в гл. 12.
Существование небольших модификаций в аминокислотной последовательности
ферментов создает дополнительные трудности при их наименовании. Сколько
замещений аминокислот должно произойти в молекуле фермента, чтобы мы
могли сказать, что образовался новый фермент? Если принять во внимание
видовые различия, то число модификаций может оказаться слишком большим,
чтобы можно было присвоить всем им разные названия, и для того, чтобы
точно идентифицировать каж-
748
Глава 10
а-Химотрипсин
40
Зластаза
Тромоин
Рис. 10.7. Расположение дисульфидных мостиков в молекулах сериновых
протеиназ млекопитающих [1798]. Светлыми кружками обозначены
аминокислотные остатки, присутствующие только в одном из четырех белков.
дую форму, необходимо, кроме названия фермента, указывать источник и
номер изофермента, если таковой имеется. Однако активный центр у разных
форм, по-видимому, остается сравнительно неизменным, и в связи с тем, что
число известных форм возрастает, возможно, имеет смысл называть ферменты
исходя из аминокислотной последовательности их активных центров, а не
всей молекулы.
В этой связи интересно отметить, что анализ аминокислотной
последовательности выявил значительное сходство между разными ферментами
с близкой функцией; это наводит на мысль о том, что данные ферменты могли
образоваться при дифференциации от общего предка. Это особенно четко
видно на примере сериновых протеиназ млекопитающих [1797].
Последовательность аминокислот в области активных центров химотрипсина,
трипсина и эластазы почти идентична, различия в специфичности следует
отнести на счет минорных изменений, а характер укладки полипептидной цепи
и места дисульфидных связей весьма сходны. Из рис. 10.7 видна
поразительная гомо-
Структура ферментов
749
логия между первичными структурами этих трех ферментов и тромбина;
черными кружочками обозначены те аминокислоты, которые идентичны по
крайней мере у двух из этих ферментов; видно, что степень соответствия
значительно больше, чем это можно было бы объяснить простой случайностью.
В то же время сходство между ферментами не следует переоценивать: только
42 остатка из 245 идентичны у всех четырех ферментов.
Дальнейшее изучение гомологии в аминокислотной последовательности разных
ферментов представляет большой интерес, поскольку поможет понять, как в
процессе эволюции возникли новые ферменты. Эти исследования, по-видимому,
помогут также раскрыть связи между ферментами и некоторыми белками, не
обладающими ферментативной активностью. Например, белок а-лактальбумин не
проявляет каталитических свойств, характерных для лизоцима, хотя более
чем одна третья часть остатков аминокислот полипептидной цепи этого белка
идентична остаткам в этих же положениях в лизоциме [552]. Более того, а-
лактальбумин хотя и не обладает каталитическими свойствами, может
образовывать комплекс с ферментом, изменяя его специфичность.
Лактозосинтаза (КФ 2.4.1.22) является комплексным белком, состоящим из
двух белков, А и В; В - это а-лактальбумин, а А'-галактозилтранс-фераза
[517].
Следует, однако, признать, что не все данные об аминокислотной
последовательности легко объяснить с чисто эволюционной точки зрения.
Например, было высказано предположение, что а-лактальбумин "произошел" от
лизоцима в тот период эволюции, когда начиналось формирование системы
лактации у млекопитающих, однако видовые различия в последовательности
аминокислот свидетельствуют о том, что лакталь-бумин образовался задолго
до того, как возникли первые млекопитающие ([1087], с. 78).
Аминокислотная последовательность лизоцима бактериофага Т4 совершенно
отлична от таковой для лизоцимов других видов, хотя он действует на те же
субстраты [2143] и, вероятно, имеет весьма сходный активный центр; эти
