Регуляция ферментативной активности - Коэн Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Моно, Шанжё и Жакоб в классическом обзоре [6] лри рассмотрении свойств треониндезаминазы и других ферментов, участвующих в регуляции метаболизма, ввели термин аллостерический эффектор для регуляторной молекулы (например, L-изолейцина), которая ингибирует (или активирует) определенный фермент. Суть концепции авторов отражена в приводимой ниже цитате из их обзора. «Аллостерический эффектор специфически и обратимо связывается с аллостериче-ским участком фермента. Образование такого комплекса не сопровождается никакой реакцией, в которой участвовал бы сам эффектор, но приводит к скачкообразному обратимому изменению молекулярной структуры белка, т. е. к аллостерическому переходу, при котором изменяются свойства активного центра; в результате один (или несколько) кинетических параметров, характеризующих активность фермента, также изменяется. Абсолютно необходимое, хотя и «отрицательное» положение, предусматриваемое данной концепцией, состоит в том, что аллостерический эффектор не должен иметь какого-либо определенного химического или «метаболического» отношения к самому субстрату, поскольку эффектор связывается с участком вне активного центра и не участвует в катализируемой реакции. Вот почему специфичность и конкретное проявление любого аллостерического эффекта обусловлены исключительно структурой самой
белковой молекулы, багодаря которой она может претерпевать определенные дискретные конформационные изменения, запускаемые связыванием аллостерическо-го эффектора. Отсутствие какого-либо «внутреннего» химического сходства или химического взаимодействия между субстратом и аллостерическим эффекте* ром является фактом большого биологического значения».
2.3. Регуляция активности L-треониндезаминазы
Специфическое ингибирование L-треониндезаминазы L-изолейцином, наблюдаемое in vitro, позволило предположить (хотя и не доказывало), что именно таким путем L-изолейцин, добавленный в ростовую среду, предотвращает собственный биосинтез. Наиболее убедительные данные о важности этого эффекта in vivo были получены при изучении поведения бактериальных мутантов, у которых треониндезаминаза по-теряла чувствительность к ингибированию L-изолейцином. У таких бактерий происходит избыточное образование L-изолейцина, и эта аминокислота в большом количестве выделяется в культуральную жидкость [7].
L-валин не ингибирует треониндезаминазу; более того, было показано, что при низких концентрациях L-треонина он активирует этот фермент [7, 8], устраняя сигмоидную зависимость активности фермента от концентрации L-треонина (рис. 2.4). Значение этого эффекта становится понятным, если обратиться к
in vivo
Рис. 2.4. Активность треоиинде-заминазы как функция коицев-трации треонина в присутствии (#) или в отсутствие (О) 5,0 мМ L-валииа [8].
10 20
1.-треонин,мМ
40
рис. 2.1, из которого видно, что пути биосинтеза L-изолейцина и L-валина тесно связаны: три фермента у этих путей общие. Следовательно, активация треониндезаминазы L-валином может усилить биосинтез L-изолейцина, когда количество L-треонина ограниченно; таким образом, биосинтез L-валина и L-изолей-цина может регулироваться одновременно. Однако стимулирует ли L-валин параллельный путь биосинтеза in vivo, пока не ясно.
2.4. Регуляция биосинтеза L-лизина, L-метионина, L-треонина и L-изолейцина
Как видно из рис. 2.5, путь биосинтеза L-изолейцина из L-треонина относительно прост. Выше этот путь рассматривался как независимый, на самом же деле он представляет собой ветвь более сложного пути, который приводит к синтезу четырех аминокислот: L-лизина, L-метионина, L-треонина и L-изолейцина из общего предшественника — L-аспарагиновой кислоты. Это существенно усложняет регуляцию метаболических процессов. Так, если фермент, функционирующий на первой стадии пути (в данном случае аспартатки-наза), эффективно ингибируется одной из четырех аминокислот, являющихся конечными продуктами, то поступление промежуточных соединений для синтеза
1г аспартат ^ Аспартил-t фосфат
2 Полуальдегид -*¦ аспарагиновой кислоты
г-"¦"""Тб
| Дигидропикопи-| новая киспота I | Шесть
I т стадий
! L-лизин
-*¦ Гомосерин
“1— i4
Гомосерин- • фосфат
Сукцинил -гомосерин
| Три стадии
L-метионин
> L-треонин
--"П
Кетобутират
1 Четыре стадии
L-изолейцин
Рис. 2.5. Биосинтез L-лизииа, L-метионииа, L-треоиина и L-изо-лейцииа из L-аспарагииовой кислоты. Ингибирование конечным продуктом показано пунктирными линиями. Несколько параллельных стрелок указывает на функционирование изофермеитов. 1 — аспартаткиназа; 2 — дегидрогеназа полуальдегида аспарагиновой кислоты; 3—гомосериндегидрогеиаза; 4—гомосеринкина-за; 5 —сиитетаза дигидропиколиновой кислоты; 6 — синтетаза сукцинилгомосерина; 7 — треониндезамииаза.
