Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 51. Одновременная регуляция активности фосфорилазы и глнждаил-травсферазы иротешживазой.
гревании оба вида фосфорилирующей активности снижаются параллельно. И наконец, обе эти активности обнаруживают одинаковую специфичность в отношении стимуляции их циклическим АМФ. Установлено также, что протеинкиназа фос-форилирует глюкозилтрансферазу I непосредственно (т. е. без участия какого-либо другого взаимопревращающего фермента). Открытие того факта, что протеинкиназа фосфори-лирует как глюкозилтрансферазу, так и киназу фосфорилазы
Ь, устанавливает связь между регуляцией синтеза гликогена и регуляцией его расщепления. Действительно, протеинкиназа— это фермент, фосфорилирующий (и тем самым активирующий) киназу фосфорилазы Ь, которая в свою очередь активирует фосфорилазу, а поскольку он также фосфорилирует (и тем самым ингибирует) глюкозилтрансферазу, это озна-
чает, что всякий раз, когда повышение концентрации циклического АМФ активирует протеинкиназу, происходит «включение» гликогенолиза и одновременно «выключение» синтеза гликогена (рис. 51).
В пользу этого вывода говорит и тот-факт, что в опытах с диафрагмой крысы адреналин вызывает уменьшение количества глюкозилтрансферазы I [53], по-видимому, в результате частичного превращения формы I в форму D. К сожалег нию, дело осложняется тем, что в присутствии адреналина снижается и общее количество глюкозилтрансферазы (I+D) [54], поэтому нельзя с полной уверенностью утверждать, что адреналин вызывает превращение I—HD. Однако катализирующая это превращение протеинкиназа чувствительна к циклическому АМФ, и это служит веским доводом в пользу того, что адреналин ингибирует активность глюкозилтрансферазы путем стимуляции перехода формы I в D. Причина снижения общей активности (I+D) под действием адреналина неизвестна, но этот эффект имеет, видимо, важное физиологическое значение, так как его снимает инсулин.
б) Регуляция активности протеинкиназы инсулином
Инсулин при воздействий им на препарат интактнои мышцы стимулирует превращение глюкозилтрансферазы D в глю-козилтрансферазу I. Это может быть обусловлено либо активацией фосфатазы тра;нсферазы D, либо ингибированием киназы трансферазы I. .Так как о свойствах фосфатазы мало что известно, ее большей частью игнорировали, и все внимание было сосредоточено на свойствах киназы трансферазы I (протеинкиназы). Важная особенность этого фермента состоит в том, что он активируется циклическим АМФ. Однако кажется маловероятным, чтобы инсулин влиял на активность протеинкиназы путем прямого" воздействия на внутриклеточную концентрацию циклического АМФ. Во-первых, инсулин не изменяет содержания циклического АМФ в мышце [55, 56], хотя и может уменьшать его содержание в жировой ткани и в печени. Во-вторых, инсулин не противодействует влиянию адреналина на превращенине фосфорилазы b в фосфори-лазу а [54].
Тем не менее инсулин.каким-то образом видоизменяет ак-' тивность протеинкиназы в мышечной ткани. Первое указание на природу этого эффекта было получено в работе Виллара-Палази и Венгера, результаты которой говорили о существовании двух форм протеинкиназы (киназы глюкозилтрансферазы I) в мышце. Эти исследователи установили, что одна форма активна только в присутствии циклического АМФ, дру~
гая же активна и в его отсутствие. Соотношение двух форм фермента в мышце можно было изменять введением инсулина, который повышает относительное количество формы, зависимой от циклического АМФ. Поскольку общую концентрацию циклического АМФ в мышце инсулин не изменяет, его. воздействие приводит к снижению активности протеинкиназы, превращению трансферазы D в трансферазу I и в результате к усиленному синтезу гликогена.
Виллар-Палази и Венгер получили свои результаты еще до того, как была установлена идентичность киназы глюко-зилтрансферазы I протеинкиназе. После этого открытия стало очевидно, что влияние инсулина на активность протеинкиназы может быть обусловлено изменением равновесия, существующего, вероятно, между регуляторной и каталитической субъединицами, связанными в комплекс (RC), и диссоциированными субъединицами:
RC+ Циклический АМФ < > R-циклический АМФ-}- С,
где RC — неактивный комплекс, а С — активная протеинки-наза. Эта реакция была описана в разделе Г.З.б.5). Вполне возможно, что две формы киназы глюкозилтраисферазы I, выделенные Вилларом-Палази и Венгером, соответствуют RC и С. Тогда действие инсулина может сводиться к сдвигу равновесия в сторону образования комплекса RC. О таком механизме регулирующего действия инсулина свидетельствует тот факт, что адреналин преодолевает ингибирующее действие инсулина на глюкозилтрансферазу: если концентрация циклического АМФ достаточно повышена, то уже неважно, в какой форме первоначально находилась киназа трансферазы I — в форме RC или в форме С, так как повышение концентрации циклического АМФ автоматически приводит к образованию формы С.
Однако и эти новейшие исследования не дают ответа на некоторые вопросы. Почему инсулин противодействует влиянию адреналина на общее содержание глюкозилтраисферазы (I+D), хотя он, по-видимому, не может видоизменить другое действие адреналина — превращение фосфорилазы Ъ в фосфорилазу а? Почему инсулин не оказывает никакого действия на киназу трансферазы I в бесклеточных препаратах? В настоящее время исследования в этой области энзимологии ведутся в целом ряде лабораторий, и многие вопросы подобного рода, несомненно, будут в ближайшие годы выяснены.
