Биологическая химия. Том 31 - Карасев В.А.
Скачать (прямая ссылка):
50. Steiner M. «Biochim. Biophys. Acta», 1981, 640, 100—105
51. Taylor K. A., Dux L.. Martonosi A. «J. Mol. Biol.», 1986, 187, 417—427
52. Taylor K. A., Robertson J. D. «J. Ultrastruct. Res.», 1984, 87, 23—30
53. Unwin P. N. Т., Henderson R. «J. Mol. Biol.», 1975, 94, 425—440
54. Vanderkooi G., Green D. E. «Proc. Nat. Acad. Sci. USA», 1970, 66, 615—621
55. Verkley A. J., Zwaal R. F. A., Roelofsen S., et al. «Biochim. Biophys. Acta», 1973, 323, 178—193
56. Woodcock E. A., Johnson С. I. «Biochim. Biophys. Acta», 1980, 631, 317—326
57. Yu C. A., Nagaoka S., Yu L., et al. «Biochem. Biophys. Res. Commun.», 1978, 82, 1070—1078
7. МУЛЬТИФЕРМЕНТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ И МЕТАБОЛОНЫ
Индивидуальные ферменты, о которых шла речь в главе 5, функционируют в клетке не сами по себе, а в составе полифер-ментных (метаболических) систем. Еще одно-два десятилетия назад преобладало представление о том, что связь ферментов внутри таких систем является исключительно функциональной, то есть осуществляется исключительно через взаимодействия с общими субстратами, продуктами, кофакторами и эффекторами. В настоящее время особое внимание уделяется структурной организации полиферментных систем [21]. Речь идет о мультиферментных комплексах и метаболонах, которые занимают в иерархии биологических структур (см. разд. 1.2) следующий после ферментов уровень. Рассмотрению этих структур и посвящена данная глава. Хотя в современной литературе пока встречаются лишь отдельные примеры мультиферментных комплексов и метаболонов, мы полагаем, что структуры типа метаболонов имеют широкое распространение и существуют для практически любой метаболической системы. Это
убеждение основано на представлениях, изложенных в разделе 1.1, согласно которым структурная организация является необходимой для осуществления жизненных функций.
7.1. Мультиферментные комплексы
Примером стабильных мультиферментных комплексов могут служить триптофансинтаза из Е. coli [53] и комплексы дегидрогеназ а-кетокислот [56] (см. также [21]). Эти комплексы включают молекулы нескольких ферментов (в том числе олигомерных), которые связаны между собой нековалентными связями подобно субъединицам в молекуле олигомерного фермента. Размеры стабильных мультиферментных комплексов варьируют в широких пределах. Так, триптофансинтаза из Е. coli, состоящая из двух субъединиц фермента а и двух субъединиц фермента р, имеет молекулярную массу около 150 кДа и часто рассматривается как белок, имеющий четвертичную структуру [21J. В то же время пируватдегидрогеназный комплекс из сердца быка имеет молекулярную массу 8,5 МДа и содержит около двухсот субъединиц нескольких типов [56].
Для комплексов дегидрогеназ а-кетокислот характерна высокая степень симметрии. Так, транссукцинилазное ядро а-кето-глутаратдегидрогеназного комплекса и трансацетилазное ядро пируватдегидрогеназного комплекса из Е. coli относятся к октаэдрическому классу симметрии, а трансацетилазное ядро пируватдегидрогеназного комплекса из тканей млекопитающих относится к икосаэдрическому классу (см. разд. 3.1.3) [21,56]. Эту особенность необходимо учитывать при разработке моделей функционирования мультиферментных комплексов. В работе
[1] предложена модель функционирования пируватдегидрогеназного комплекса из Е. coli, в которой принципы модели «флип-флоп», предложенной для димерных ферментов (см. 5.3.3), развиты для случая высокосимметричных структур. Модель предусматривает разбиение 24 субъединиц трансацетилаз-ного ядра на три конформационных класса и сохранение пониженной симметрии в процессе функционирования комплекса. Следствием этого принципа является одновременное параллельное функционирование всех ферментов в комплексе. Как отмечают авторы работы, «симметрия управляет динамикой комплекса».
Следует отметить, что стабильные мультиферментные комплексы не имеют широкого распространения. Поэтому мы переходим к обсуждению более лабильных комплексов, получивших название метаболонов.
7.2. Метаболоны (определение)
Метаболой — это мобильная структура, в которой объединены мультиферментный комплекс (обычно более крупный, чем
комплексы, упоминаемые в разделе 7.1) и элементы биомембраны (или другой клеточной структуры, например, цитоскелета, мышечных филаментов и т. п.). Главная особенность метаболо-на состоит в том, что это структура, объединяющая все ферменты определенной метаболической системы и, следовательно, выполняющая определенную метаболическую функцию.
В настоящее время существование подобных структур окончательно еще не доказано. Однако имеются многочисленные косвенные данные, подтверждающие существование метаболонов (см. обзор [66]). В кратком виде эти данные для 16 метаболических систем собраны в таблице 9, где буквами обозначены 9 различных методических подходов, используемых для подтверждения существования организации ферментов.
Таблица 9
Метаболоны (из работы (66])
Метаболический путь Доказательство
Биосинтез ДНК А, Б, В, Д, Е
Биосинтез РНК А, Б, В, Д, Е
