Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
основанные на обнаружении конкуренции, нельзя считать окончательными. С
помощью этого механизма можно объяснить конкуренцию между АТР и
бисфосфоглицератом, но он лишь частично объясняет отсутствие конкуренции
между АТР и ADP, ибо неясно, почему АТР не может связываться с участком 1
так же, как и ADP; кроме того, так как ADP конкурирует с
бисфосфоглицератом столь же эффективно, как и АТР, то естественно
предположить, что ADP и АТР должны соединяться с участком 2, а
следовательно, должны конкурировать между собой. Быть может, объяснение
заключается в различии сродства у разных реагентов к рассматриваемым трем
участкам.
Механизм действия пируваткиназы (КФ 2.7.1.40) изучали Бойер и др. {1825,
3905]. Они получили следующие данные: ADP не конкурирует с
фосфоенолпируватом (РЕР). АТР конкурирует с ADP и с РЕР, пируват в слабой
степени конкурирует с РЕР, АМР не вызывает ингибирования реакции. Это
говорит о том, что один из участков активного центра фермента
присоединяет либо ADP, либо АТР, а другой присоединяет либо пируват, либо
РЕР. Конкуренция между АТР и РЕР обусловлена наличием у обоих соединений
фосфорильной группы, которая переносится в ходе реакции. Конкуренцию АТР
с ADP и РЕР удалось подтвердить прямым определением эффективности
связывания; было показано, что Км для ADP и РЕР приблизительно равны Ks,
полученным в опытах по ингибированию.
Кинетика действия аденилаткиназы (КФ 2.7.4.3) была изучена Каллаганом и
Вебером [657]. Они установили, что когда реакция идет в одном
направлении, то АТР и АМР конкурируют с ADP, а когда она идет в обратном
направлении, то ADP конкурирует с АТР и АМР, но что ни в том, ни в другом
случае АТР не конкурирует с АМР. По мнению авторов, эти данные
свидетельствуют о том, что в активном центре фермента имеется один
участок, который вначале присоединяет какой-либо из трех субстратов, так
что образуется комплекс, а затем уже этот комплекс реагирует с
соответствующим вторым субстратом. Определенные для трех субстратов
значения Км оказались равными.
Механизм действия ферментов
439
\
значением Ки полученным в опытах, в которых эти соединения выступал? как
конкурентные ингибиторы.
Помимо наиболее полно исследованных трансфераз, переносящих фосфатные и
гликозильные группы, известны также транс-феразы, переносящие различные
другие группы; однако почти во всех этих реакциях происходит перенос
групп на специфические простетические группы или кофакторы. Этот вопрос
обсуждается в гл. 9.
ГИДРОЛАЗЫ
Этот класс ферментов является предметом более интенсивных исследований,
чем какой-либо другой. Многие гидролазы, особенно те, которые действуют
вне клетки, являются относительно простыми молекулами; однако этот класс
включает также более сложные ферменты, например аллостерический фермент
фрукто-зо-бисфосфатазу (КФ 3.1.3.11). Поскольку одним из субстратов
гидролитической реакции является вода, то катализируемую реакцию часто
можно охарактеризовать следующим общим уравнением:
k+t нао
Е + АХ *==* ЕАХ -Е + А+Х? (7 51)
-1 +2
и если учесть, что концентрация воды высока и постоянна, то во многих
случаях кинетику процесса можно описать с помощью простого уравнения
Михаэлиса для односубстратной реакции
k\"e
жт? <7-52>
s
где k'+2 равно k+2, умноженному на эффективную концентрацию воды.
Внеклеточные гидролазы были изучены весьма детально, поскольку они
являются относительно простыми ферментами и легко могут быть отделены от
клеточных компонентов. В настоящее время известны трехмерные структуры
многих из этих ферментов (см. гл. 10) и для многих из них предложены
детальные химические механизмы действия. Данные об этих механизмах в свою
очередь оказали большое влияние на формирование современных представлений
о факторах, которые определяют механизм действия ферментов,
катализирующих более сложные реакции. Так, в механизмах, предложенных для
некоторых гидролаз, предусматривается кооперативное действие ряда
различных каталитических групп, локализованных на поверхности фермента, и
реакции осуществляются в условиях окружения, которое отличается от
окружения, создаваемого простым водным раствором. Кроме того, при
исследовании ряда гидролаз были получены
440
fлава 7
сн,х
сн
сн/ \ о "Л
СН,Ч Р F СН
сн/
Диизопропилфторфосфат
С2Н5Ч
Ч ,°
А /С2Н5 О оч /0 С2Н5 Рх
О" /
С2Н5
Тетраэтилпирофосфат
(ТЕРР)
сн,ч
сн
сн/ No4 О
р
/ N
СН, F Зарин
С2Н,\
с2н5\
о ,о
снзх .р:
/ 4CN
сн,
TaSyH
О.
"О
н н
V
o' "os,C-Cv /> Счс
й 5 °
Диэтил-п-нитрофенилфосфат (Е600, параонсои)
Рис. 7.2. Структурные формулы некоторых фосфорорганических ингибиторов.
данные об индуцированных конформационных изменениях в ферменте,
сопровождающих связывание субстрата (индуцированное соответствие), и о
напряжении, индуцируемом в субстрате.
Поскольку сведения о механизме действия гидролаз весьма обширны, мы не
можем здесь детально рассмотреть все гидролазы, поэтому выбраны отдельные
представители главных классов этих ферментов, с тем чтобы
