Регуляция ферментативной активности - Коэн Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Цитрат — широко распространенное в природе соединение; он найден во многих растениях, в молоке и р костях. Поэтому неудивительно, что многие виды бактерий способны использовать его для роста. Поскольку анаэробные бактерии обычно не обладают полным, набором ферментов цикла трикарбоновых кислот, превращение цитрата в этих бактериях осу-
ществляется с помощью цитратлиазы и оксалоацетат-декарбоксилазы. Эти ферменты катализируют следующие реакции:
Цитрат , * Оксалоацетат Ацетат,
Оксалоацетат ---->- Пируват + С02.
В состав цитратлиазы входят производные кофер-мента А, ацетилированные по SH-группе. Ацетильные остатки непосредственно участвуют в ферментативной реакции. Сначала происходит активация цитрата в результате трансферазной реакции:
Фермент-Б-ацетил + Цитрат------> Фермент-Б-цитроил + Ацетат,
Затем цитрат расщепляется и таким образом восстанавливается ацетилированная форма фермента:
Фермент-Б-цитроил------> Фермент-S-ацетил + Оксалоацетат.
Цитратлиаза состоит из субъединиц трех типов: Л1Г= = 54000, 32000 и 10000; молекула фермента содержит шесть субъединиц каждого типа. Большая субъединица (Afr=54 000) катализирует трансфе'разную реакцию, субъединица с Мг=32000 — реакцию расщепления, а самая маленькая субъединица содержит ацетильную группу.
У тех микроорганизмов, у которых единственным ферментом, атакующим цитрат, является цитратлиаза, нет необходимости в регуляции ее активности. Например, у Streptococcus diacetilactis, для роста которого необходим L-глутамат, отсутствуют ферменты, образующие глутамат из цитрата, и активность цитратлиазы не регулируется. Однако многие анаэробы способны синтезировать глутамат (из цитрата) и содержат также цитратсинтазу, действие которой противбположно действию цитратлиазы. Понятно, что в этой ситуации активность цитратлиазы должна строго контролироваться, в противном случае при ограниченном количестве цитрата в среде действие этого фермента будет препятствовать синтезу глутамата и глутамина. Примером может служить Rhodopseudomonas gelatinosa; этот микроорганизм быстро расщепляет цитрат в анаэробных условиях на свету. Было установлено, что при
Лигаза (неактивная)
it
6 АТР IT € АМР
Лигаза (активная)
6 Ацетат 6 Иирофоарат
Цитратлиаза Цитратлиаза
(SH-форма) (S-ацетильная форма)
Деацетилаза (активная)
Низкая концентрация L-глутамата
Деацетилаза (ингибированная).
ч I 1 Высо*
II L
Высокая концентрация * -глутамата
Рис. 5.6. Система регуляции цитратлиазы у Rhodopseudomonas gelatinosa [29].
наличии в среде цитрата неактивная SH-форма цитратлиазы быстро переходит в активную S-ацетильную форму; последняя деацетилируется тогда, когда цитрат оказывается израсходованным (рис. 5.6).
Ацетилирование осуществляется ферментом, получившим название «лигаза цитратлиазы», а деацетили-рование — «деацетилазой цитратлиазы». В отсутствие цитрата лигаза (Мг~41 ООО) находится в неактивной форме, но при добавлении цитрата в > культуральную среду быстро превращается в активную форму. Молекулярный механизм активации неизвестен. Деацетилаза сильно ингибируется L-глутаматом (рис. 5.6); тем самым обеспечивается сохранение активности цитратлиазы в условиях, когда концентрация глутамата достаточна для синтеза глутамина.
В клетках млекопитающих не обнаружено ни одного фермента, регулируемого путем обратимого аце-тилирования. Установлено, однако, что в ядре происходит обратимое ацетилирование гистонов по е-амино-группам лизина [30]. Этот процесс играет существенную роль в регуляции транскрипции.
5.3. Активация светом ферментов хлоропластов путем тиол-дисульфидного превращения [31]
В течение дня растения получают энергию, поглощая свет, и накапливают ее путем синтеза из С02 и Н20 углеводов, например крахмала; при этом используется путь превращений, известный под названием восстановительного пентозофосфатного цикла (рис.' 5.7). Ночью раотение становится, говоря биохимическим языком, подобным животному организму, т. е. использует синтезированные днем углеводы, осуществляя их превращения по г ли колитическому и окислительному пентозофосфатному путям.
Поскольку реакции «светового» (фотосинтетическо-го) и «темнового» (катаболического) пути осуществляются в хлоропластах, совершенно ясно, что необходимы механизмы,* регулирующие эти противоположные процессы. Установлено, что если хлоропласты находятся на свету, то по. краййей мере четыре фермента восстановительного пентозофосфатного цикла [NADPH-зависимая глицеральдегид-3-фосфат—дегидрогеназа (ГЗФД), седогептулозо-1,7-бисфосфатаза
NADPII-
1,3- фосфоглицерат
СО.
юсфогл
